Stanford trasplanta tejido cerebral humano cultivado en laboratorio a ratones

Científicos de la Universidad de Stanford han trasplantado tejido cerebral humano cultivado en laboratorio a ratones modificados para carecer de gran parte de su corteza cerebral, creando animales híbridos cuyos cerebros son aproximadamente mitad humanos en volumen, un avance que, según los investigadores, podría transformar el estudio de los trastornos psiquiátricos y del neurodesarrollo.

El estudio, publicado el miércoles en la revista Nature, describe cómo el equipo dirigido por el neurocientífico Sergiu Pașca cultivó grupos tridimensionales de neuronas corticales humanas, llamados organoides, a partir de células cutáneas reprogramadas, y luego los colocó quirúrgicamente en ratones recién nacidos cuya corteza cerebral e hipocampo habían sido eliminados genéticamente durante el desarrollo. En tres meses, el tejido humano se expandió hasta constituir más del 90 por ciento del volumen cortical, formando conexiones funcionales en todo el sistema nervioso del ratón y extendiendo proyecciones hasta la médula espinal.reuters+3

Cómo funciona

Los investigadores llaman a los animales resultantes ratones xenocorticales. Los intentos previos de injertar neuronas humanas en cerebros de roedores eran limitados porque las neuronas humanas se desarrollan unas 20 veces más lentamente que las de los ratones, lo que las dejaba incapaces de competir por el espacio de conexión. Al eliminar genéticamente las células que normalmente formarían la corteza del ratón, el equipo de Pașca dio al tejido humano espacio y tiempo para crecer.npr

"El espacio normalmente ocupado por la corteza del ratón nos permitió trasplantar organoides corticales humanos poco después del nacimiento y dio al tejido humano espacio para crecer extensamente", dijo Pașca. A pesar de carecer de aproximadamente la mitad del volumen de sus cerebros, los ratones modificados eran sorprendentemente funcionales antes del trasplante, un testimonio de la plasticidad del cerebro en desarrollo.iflscience+1

Los injertos también produjeron neuronas de von Economo, células grandes implicadas en la cognición social y la demencia frontotemporal, que nunca antes se habían generado en un modelo de laboratorio vivo.sciencealert+1

Una nueva ventana a la enfermedad

En pruebas de comportamiento, los ratones con corteza reducida que recibieron organoides humanos tuvieron un mejor desempeño en una tarea de laberinto de memoria de trabajo que aquellos sin trasplantes, acercándose al nivel de los ratones normales. Cuando se expusieron a niveles bajos de oxígeno, una condición que los ratones suelen tolerar bien pero que puede causar parálisis cerebral en humanos, los ratones xenocorticales mostraron daño neuronal y problemas de marcha, imitando una vulnerabilidad distintivamente humana.thetransmitter+3

"La psiquiatría tiene una de las tasas de éxito más bajas en los ensayos clínicos", dijo Pașca en una conferencia de prensa. "Los fármacos que parecen funcionar muy bien en modelos animales fallan drásticamente en la clínica. Eso nos dice que nos falta mucha información sobre la biología humana".bbc

Terreno ético

Los investigadores enfatizaron que estos no son ratones con cerebros humanos. Los animales conservan los órganos sensoriales y las estructuras subcorticales del ratón, y el tejido trasplantado carece de la arquitectura en capas de una corteza humana madura. El equipo terminó deliberadamente los experimentos antes de que las neuronas humanas alcanzaran una etapa de desarrollo asociada con marcadores de conciencia.newscientist+2

Aun así, expertos externos dijeron que el trabajo abre un nuevo territorio ético. "Esto nos lleva a nuevas áreas grises para las cuales no existen pautas o normas éticas claras", dijo la bioeticista de la Universidad de Duke, Nita Farahany, quien no participó en el estudio. Hongkui Zeng, del Instituto Allen, advirtió que procedimientos similares en animales más grandes y longevos plantearían preocupaciones mucho más serias.npr

Pașca reconoció la tensión pero señaló el costo de la inacción. "Los trastornos neurológicos y psiquiátricos afectan a casi una de cada cinco personas", dijo, "y para muchas de estas condiciones todavía no entendemos la biología subyacente lo suficientemente bien como para desarrollar tratamientos efectivos".reuters