En una investigación que ilustra el potencial de las células madre para investigar enfermedades del desarrollo, científicos del Instituto de Biotecnología Molecular de Viena, Austria, crearon un prototipo de cerebro artificial que reproduce la organización del cerebro humano.El tejido que obtuvieron contiene diversas regiones del cerebro que interactúan entre ellas como en un cerebro natural.
Pero su objetivo no es crear un cerebro completo, sino obtener un tejido que ayude a investigar cómo se desarrolla el sistema nervioso y cómo se originan algunas enfermedades neurológicas. “La complejidad del cerebro humano ha dificultado estudiar muchas de sus enfermedades en organismos modelo” como ratones, escriben en la revistaNature, donde ayer presentaron sus resultados publicados. Para superar esta dificultad, “es necesario un modelo in vitro del desarrollo del cerebro humano”. E ste modelo in vitro es precisamente lo que desarrollaron los investigadores de Viena a partir de células madre pluripotentes (es decir, células capaces de originar los distintos tipos de células del cuerpo humano).
Más que un cerebro bien formado, obtuvieron grupos de células de hasta cuatro milímetros de diámetro que llaman organoides. No pueden crecer más allá del tamaño de una arveja porque no tienen vasos sanguíneos que les aporten nutrientes. Además, no están conectados a otros órganos como un cerebro real. Pero los organoides están estructurados por capas igual que el córtex del cerebro humano. En ambos casos, la capa interna está formada por células que, durante el desarrollo, se dividen y dan lugar a grupos de neuronas. También en ambos casos hay una capa más externa, llamada zona subventricular, a partir de la que se forman el grueso de las neuronas del córtex.
Los investigadores demostraron las posibilidades que ofrecen estos organoides estudiando la microcefalia, un trastorno de desarrollo neurológico en el que el cerebro no llega a alcanzar un tamaño normal sino que se queda más pequeño.
A diferencia de enfermedades que afectan a otros órganos, la microcefalia no se puede investigar bien con animales de laboratorio porque su cerebro es demasiado diferente del humano. Esta dificultad se ha podido superar ahora creando un organoide con células madre derivadas de un paciente con microcefalia.
Al compararlo con organoides derivados de personas sanas, se observó que este caso de microcefalia se produce por una formación excesiva de neuronas en una fase temprana del desarrollo cerebral. El exceso de neuronas prematuras se acompaña de un déficit de aquellas células madre que deberían dar origen más adelante a los distintos tipos de células que forman el cerebro. Las posibilidades de experimentación que ofrecen los organoides de este modelo han permitido identificar el gen CDK5RAP2 como el responsable de la microcefalia: es un funcionamiento defectuoso de este gen lo que causa un desarrollo anómalo del sistema nervioso.
“Esta investigación ofrece un nuevo instrumento que promete ser de gran importancia para comprender las causas de trastornos de desarrollo del cerebro como el autismo y la esquizofrenia, así como para ensayar posibles tratamientos”, sostiene Paul Matthews, neurocientífico del Imperial College de Londres que no ha participado en la investigación.
Falta ver, sin embargo, si los organoides creados in vitro pueden desarrollarse para formar estructuras más complejas y qué enfermedades concretas se podrán investigar con esta nueva herramienta. Según Martin Coath, de la Universidad de Plymouth, “el minicerebro es prometedor, pero sólo estará claro cómo de prometedor después de tener muchos más buenos resultados”.
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