Los científicos que investigan formas de tratar enfermedades psiquiátricas han implantado con éxito tejido cerebral humano en ratas recién nacidas, donde se desarrollaron conexiones neuronales que estimularon la conciencia de los roedores sobre el mundo exterior.
Los experimentos en la Universidad de Stanford en California son los intentos más exitosos hasta ahora para lograr que las neuronas humanas prosperen y funcionen dentro de los cerebros de los animales, después de más de dos décadas de investigación en todo el mundo.
En una prueba, las células humanas en los cerebros de las ratas se volvieron eléctricamente activas en sincronía con bocanadas de aire sopladas en sus bigotes. En otro, se dirigieron pulsos de luz azul hacia las neuronas humanas en el cerebro híbrido para entrenar a las ratas a asociar esto con la disponibilidad de agua potable.
Después de dos semanas, la luz dirigida a las neuronas humanas envió a los roedores directamente al surtidor de agua, lo que mostró que las células implantadas estaban interactuando con los circuitos de búsqueda de recompensas de los cerebros de las ratas e influyendo en su comportamiento de una manera específica.
“Nuestra misión es tratar de comprender las enfermedades psiquiátricas a nivel biológico para que podamos encontrar terapias efectivas”, dijo Sergiu Pașca, líder del proyecto y profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento de Stanford.
Madeline Lancaster, líder de grupo en el Laboratorio de Biología Molecular MRC en Cambridge, Inglaterra, que no participó en la investigación, lo calificó como un sistema «emocionante» para modelar trastornos cerebrales y desarrollo neuronal.
La investigación fue publicada el miércoles en revista naturaleza.
El trabajo se basa en más de una década de investigación sobre los organoides del cerebro humano, a veces llamados «mini-cerebros», aunque a los neurocientíficos no les gusta el término.
Estas estructuras cerebrales tridimensionales de unos pocos milímetros de diámetro se producen a partir de células madre derivadas de la piel, que se tratan con un cóctel bioquímico. El organoide se ensambla en una estructura con muchas de las características de un cerebro real.
Pero la ausencia de suministro de sangre o información sensorial en una placa de laboratorio impide que se desarrollen más allá de cierto punto. Esto llevó al equipo de Stanford a implantar sus organoides en ratas recién nacidas de una cepa sin sistema inmunológico, lo que les permitiría crecer sin rechazo.
Luego, las células del cerebro de la rata migraron al tejido humano, formando vasos sanguíneos y suministrando nutrientes. Al mismo tiempo, los organoides formaron conexiones con estructuras en el cerebro huésped, incluido el tálamo, que transmite información sensorial a la corteza.
Los científicos observaron los cambios en el comportamiento social de las ratas. Quizás sorprendentemente, no hubo diferencia observable entre los animales implantados y los controles.
Aunque las neuronas humanas ocupaban alrededor del 30 por ciento de un hemisferio cerebral, no produjeron ni mejora ni deterioro en la memoria y el funcionamiento cognitivo de los roedores.
Como prueba de la capacidad de la tecnología para mostrar los efectos moleculares de la enfermedad cerebral, el equipo fabricó organoides de personas con síndrome de Timothy, una condición genética rara asociada con el autismo y la epilepsia.
Cuando se implantó un organoide de Timothy en un lado del cerebro de la rata y un organoide de una persona sana en el otro hemisferio, los investigadores descubrieron que el primero desarrolló neuronas mucho más pequeñas con menos conexiones con las células vecinas.
Pașca dijo que su equipo había estado «muy preocupado desde el principio por las implicaciones éticas de este trabajo», con bioeticistas en Stanford y en otros lugares consultados sobre la investigación.
Lancaster, que en 2011 creó el primer organoide cerebral del mundo, subrayó que no temía “si los trasplantes humanos harían que el animal se volviera más humano”.
“El tamaño de estos trasplantes es pequeño y aún falta su organización general”, dijo. «Existen preocupaciones mínimas sobre su potencial para funciones cognitivas superiores».