- Investigadores de Stanford cultivan con éxito tejido cerebral humano en ratones.
- Los ratones con corteza xenogénica ofrecen una nueva perspectiva para el estudio de enfermedades neurológicas.
- Células humanas se conectan con éxito al sistema nervioso dentro de los ratones.
- Esta técnica ayuda a simular los efectos de trastornos neurológicos humanos.
Investigadores lograron crear ratones vivos cuyo cerebro exterior es casi en su totalidad tejido humano. Científicos de Stanford eliminaron las vías neuronales propias de estos roedores para generar un vacío espacial que el tejido cerebral humano cultivado en laboratorio pudiera llenar. Estas células humanas ocuparon aproximadamente la mitad del espacio total del cerebro del ratón y se conectaron con éxito al riego sanguíneo del huésped, a sus neuronas locales y a la médula espinal. Estos animales, conocidos como de "corteza xenogénica", ofrecen una perspectiva sin precedentes para investigar trastornos neurológicos humanos, desde epilepsia y autismo hasta parálisis cerebral. Los investigadores escribieron en su artículo: "Prevemos que la corteza xenogénica será muy útil para obtener datos a nivel de circuitos y comportamiento, aprovechando neuronas humanas para estudiar el desarrollo neuronal, modelar enfermedades y desarrollar terapias".
Las imágenes transversales de resonancia magnética del cerebro de los ratones con corteza xenogénica muestran las supuestas vías de fibras nerviosas y un mapa de su orientación. Dado que el tejido cerebral humano es intrínsecamente inaccesible, investigar el desarrollo y la función neuronales resulta enormemente difícil. Ahora, modelos neuronales derivados de células madre humanas están ayudando a los investigadores a superar ese obstáculo. Esta técnica también aporta información sobre la conducta del huésped y el desarrollo celular. En definitiva, estos modelos híbridos ofrecen un método prometedor para examinar en tiempo real la salud y la enfermedad del cerebro humano.
Avance técnico y modificación genética de los ratones
El cerebro típico de un ratón es demasiado compacto para permitir el crecimiento masivo de tejido humano: la competencia por el espacio siempre se impone y las células humanas quedan desplazadas. Para resolver esta cuestión, el equipo dirigido por el Dr. Sergiu Pasca modificó genéticamente a los ratones para impedir el desarrollo de su propia corteza cerebral e hipocampo. Estos animales nacieron con enormes vacíos estructurales, que posteriormente fueron trasplantados. Los científicos transformaron células de piel humana en células madre, las cultivaron hasta obtener mini-organoides cerebrales y los inyectaron en crías de ratón. Estos pequeños conglomerados de células humanas sobrevivieron y se expandieron rápidamente: al cabo de tres meses, el tejido humano trasplantado se había quintuplicado, conectándose directamente a los vasos sanguíneos del ratón y extendiendo fibras nerviosas hasta la médula espinal del animal.
El tejido cerebral humano cultivado en laboratorio se expandió rápidamente tras el trasplante, ocupando la mayor parte del espacio de la corteza cerebral del ratón. A medida que crecía, desarrolló diversos tipos especializados de células cerebrales humanas. Estas nuevas células se conectaron después directamente al sistema nervioso existente del ratón. Las escaneos cerebrales y las mediciones eléctricas mostraron que las células humanas trasplantadas se activaban siguiendo patrones ordenados, con un comportamiento similar al de los circuitos cerebrales en desarrollo. Los ratones podían caminar y moverse con normalidad; sin embargo, los investigadores observaron leves cambios en la coordinación de sus extremidades y en la ejecución de rutinas espontáneas cotidianas. El equipo señaló: "El análisis conductual de ratones sin corteza y con corteza xenogénica muestra que la capacidad motora se mantiene en gran medida, pero existen diferencias selectivas en la coordinación de las extremidades y en la organización del comportamiento espontáneo".
Implicaciones médicas y consideraciones éticas
Las implicaciones médicas son inmediatas. En pruebas de prueba de concepto, los investigadores expusieron a los ratones con corteza xenogénica a un entorno con bajos niveles de oxígeno durante cinco horas. Las neuronas humanas sufrieron daños severos y selectivos, replicando el colapso celular que sufren los bebés humanos durante partos difíciles y que provoca parálisis cerebral. De forma inesperada, la plataforma también generó escasas células de von Economo, un tipo celular especialmente afectado por la demencia frontotemporal, que hasta ahora no podía cultivarse eficazmente en el laboratorio. A medida que avanza la investigación, bioeticistas y filósofos supervisan de cerca el bienestar y el estado cognitivo de estos animales.
No obstante, para los millones de pacientes que sufren trastornos neurológicos sin tratamiento, estos ratones quiméricos representan un avance significativo al sacar a la luz la caja negra del cerebro humano. Los resultados de la investigación se publicaron el 16 de septiembre en la revista Nature.
Impacto de los ratones quiméricos en la investigación de enfermedades neurológicas
El éxito de esta investigación demuestra el potencial de cultivar tejido cerebral humano en ratones, abriendo nuevas vías para el estudio de enfermedades neurológicas. Mediante la modificación genética, los ratones pueden albergar células humanas, y estas células son capaces de interactuar de forma efectiva con el sistema nervioso del huésped, algo esencial para comprender el desarrollo neurológico humano y los mecanismos de las enfermedades. Además, el avance de esta técnica también ha planteado preocupaciones sobre el bienestar animal y cuestiones éticas, ya que el comportamiento y el estado cognitivo de estos ratones quiméricos requieren una supervisión continua.