Implantaron células humanas en ratones recién nacidos y lograron influir en su comportamiento

Investigadores de la Universidad de Stanford, California, Estados Unidos implantaron células del cerebro humano a ratas recién nacidas y pudieron demostrar que las neuronas implantadas pueden enviar señales y responder a las captadas por los bigotes de los roedores. Este descubrimiento podría conducir a una forma de probar terapias para tratar trastornos cerebrales humanos.

Con esta investigación se probó que las neuronas cultivadas a partir de células madre humanas pueden implantarse y realizar interacciones con células nerviosas de roedores vivos. Los científicos buscan utilizar estas células cultivadas, conocidas como organoides cerebrales, para analizar trastornos neurodegenerativos y neuropsiquiátricos que afectan a los seres humanos.

El inconveniente es que los organoides pueden imitar el cerebro humano hasta cierto punto. No desarrollan vasos sanguíneos y por ello no pueden recibir nutrientes, por lo que no pueden prosperar durante mucho tiempo. Tampoco reciben la estimulación necesaria para crecer plenamente. Es que en el cerebro de un bebé, el crecimiento de las neuronas y el desarrollo de sus conexiones con otras se fundamentan en parte en la información procedente de los sentidos.

Para que los organoides cerebrales tuvieran esta estimulación y apoyo de nutrientes, se cultivaron estas estructuras a partir de células madre humanas y luego fueron inyectadas en los cerebros de crías de rata con pocos días de vida, con la expectativa de que las células de origen humano se desarrollaron a la par de las de las propias ratas.

El equipo de científicos de Stanford, encabezado por el neurocientífico Sergiu Pasca, colocó estos organoides en una región del cerebro de los roedores denominada corteza cerebral somatosensorial, que recibe las señales de los bigotes y otros órganos sensoriales de las ratas y luego las transmite a otras regiones cerebrales que interpretan estas señales, informó la agencia Europa Press.

Como las células del cerebro de los humanos se desarrollan y maduran más lento que las de las ratas, los investigadores debieron esperar más de medio año para que los organoides terminaran de integrarse por completo a los cerebros de las ratas. “Pero cuando finalmente esto sucedió, los científicos comprobaron que la integración había sido exitosa, casi como añadir “otro transistor a un circuito”, informó Pasca.

La bióloga molecular Paola Aroltta, de la Universidad de Harvard, señaló: “La investigación es un paso importante para permitir que los organoides nos digan propiedades más complejas del cerebro”.

Sin embargo, la científica advirtió que el procedimiento de insertar células humanas en los cerebros de rata es todavía “demasiado caro y complejo para convertirse en una herramienta de investigación estándar”. El siguiente paso, dijo esta investigadora, sería descubrir cómo las células del cerebro humano individuales, y no solo los organoides, se integran a las células cerebrales de las ratas.

Los investigadores, que publicaron sus avances en la revista Nature, describen cómo modificaron genéticamente las neuronas de los organoides para que puedan dispararse al estimularse con la luz de un cable de fibra óptica que se incrustó en el cerebro de la rata.

Los científicos entrenaron a las ratas para que, cuando esta luz estuviera encendida, lamieran un pico para poder sacar de él agua. Más tarde, cuando los investigadores encendieron la luz en el cerebro que llamaron “híbrido”, las ratas fueron a lamer el surtidor de agua. Esto significa, de acuerdo con los especialistas de Stanford, que las células humanas se habían integrado lo suficientemente bien como para ayudar a estimular el comportamiento de los roedores.

Por otra parte, cuando los científicos apretaron los bigotes de las ratas, verificaron que las células humanas implantadas en la corteza sensorial se disparaban en señal de respuesta. Esto significa que las células eran capaces de captar información sensorial.

Pasca y sus colegas crearon, en alguno de sus experimentos, organoides cerebrales a partir de células madre de personas con una enfermedad de origen genético llamada Síndrome de Timothy, que puede causar algunos signos similares a los observados en el autismo. Estos organoides eran similares a cualquier otro cuando estaban en la placa de cultivo, pero cuando se trasplantaron a las ratas, no crecieron tanto como los demás y sus neuronas no se dispararon de la misma manera.

Esta experiencia fue realizada para probar que estas investigaciones pueden ser prometedoras para el estudio de diversos trastornos cerebrales.

El neurocientífico Rusty Gage, del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, (California, Estados Unidos), que trabajó en este tipo de experiencias, se alegra de estos resultados de sus colegas. “Tenemos retos por delante -dice Gage-, pero creo que el procedimiento de trasplante será una herramienta valiosa”.

Tara Spires-Jones, profesora del Instituto de Investigación de la Demencia de la Universidad de Edimburgo, dijo que este trabajo “tiene potencial para avanzar en lo que sabemos sobre el desarrollo del cerebro humano y los desórdenes del neurodesarrollo”. Pero, a su vez, la científica señaló, según consigna AFP, que las neuronas humanas implantadas “no replicaban todos los rasgos del desarrollo del cerebro humano” con lo que hace falta depurar esta técnica.

Spires-Jones, que no participó en la investigación, también apuntó a posibles problemas éticos como “si las ratas tendrán un pensamiento más humano y conciencia”. Pasca señaló que la observación de los animales sugería que los implantes no los habían cambiado ni causado dolor y que había “barreras naturales” en las diferencias entre una especie y otra para evitar que la rata se vuelva demasiada humana.

Pero en especies más cercanas a los animales, estas barreras puede que no existan, dijo Pasca, que no apoyaría usar esta técnica en primates por ejemplo. Sin embargo, el científico consideró que hay un “imperativo moral” de encontrar formas de mejorar el estudio y el tratamiento de estas enfermedades.