Hito científico: injertan neuronas humanas en ratas y logran influir en su comportamiento
Un grupo de ratas corrió ante la emisión de ráfagas de luz azul a través de una caja de vidrio hasta un pequeño surtidor donde serían premiadas con agua.
Esto parece a simple vista un experimento conductual ordinario. Pero hay un detalle que lo convierte en una gran proeza científica: las neuronas que impulsaron a los roedores hacia su recompensa eran de seres humanos.
Procedían de nada menos que un ‘minicerebro’ cultivado en un laboratorio e implantado en la corteza cerebral de las ratas meses antes.
El estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Standford y publicado este miércoles en Nature, es el primero en describir cómo las neuronas humanas pueden influir en el comportamiento de otras especies.
Más allá de la discusión ética que plantea, sus repercusiones para el campo de la medicina son inmensas: abre la puerta al estudio del desarrollo temprano del cerebro y a una mayor comprensión de trastornos psiquiátricos y neurodegenerativos, advierte uno de sus autores, Sergiu Pasca, profesor de psiquiatría de la Universidad de Standford.
" Ahora podemos estudiar el desarrollo saludable del cerebro, así como los trastornos cerebrales que se sabe que se arraigan en el desarrollo con un detalle sin precedentes, sin necesidad de extirpar tejido de un cerebro humano. También podemos usar esta nueva plataforma para probar nuevos medicamentos y terapias génicas ", dice en un comunicado.
¿Cómo se crea un ‘minicerebro’ u organoide humano?
Desde hace años, Pasca y su equipo han venido trabajando en la fabricación de ‘minicerebros’ u ‘organoides cerebrales’, que -en apenas milímetros de diámetro- aglutinan millones de células (en este caso neuronas) y hacen la suerte de una ‘versión a menor escala’ del órgano real, sin toda su complejidad, pero la suficiente como para permitir el estudio su funcionamiento.
¿Cómo lo logran? Toman muestras de la piel de una persona y, mediante un procedimiento químico las llevan hasta su estado embrionario de células madre que tienen el potencial de convertirse en cualquier órgano -en este caso, el cerebro o más específicamente, la corteza cerebral (que controla funciones como la percepción, imaginación, el pensamiento y toma de decisiones)-.
Durante el experimento, luego de cultivados durante dos meses en el laboratorio, esos ‘organoides’ - ya muy similares a la corteza cerebral- fueron transferidos a los cerebros de ratas recién nacidas, fase en la que se forman las conexiones cerebrales.
Los científicos observaron cómo las células de las ratas pronto migraron y poblaron el tejido humano. Dentro de los roedores, los ‘mini cerebros’ humanos no sólo sobrevivieron, sino que se desarrollaron y crecieron.
Neuronas humanas en ratas se multiplicaron y formaron conexiones
A los seis meses de implantados, llegaron a ocupar un tercio del hemisferio del cerebro de la rata en el que fueron injertados. Las neuronas se multiplicaron hasta alcanzar seis veces su cantidad inicial. Y algo todavía más sorprendente: formaron conexiones con los circuitos autóctonos de las ratas, como el tálamo, región encargada de transmitir las entradas sensoriales a la corteza cerebral.
Es así cómo, tras un entrenamiento de 15 días bajo un formato de experimento pavloviano, las ratas estuvieron condicionadas a acercarse al surtidor de agua ante la emisión de ráfagas aleatorias de luz azul que fueron dirigidas directamente al tejido del organoide humano dentro de su cerebro.
En otro experimento, los científicos notaron cómo las neuronas humanas mostraron actividad cuando se sopló aire sobre los bigotes de las ratas, lo que indica una fusión entre el tejido cerebral de la rata y el humano.
Ninguna de las ratas sufrió de efectos adversos durante el experimento.
“Este es el circuito cerebral humano más avanzado jamás construido a partir de células de piel humana y una demostración de que las neuronas humanas implantadas pueden influir en el comportamiento de un animal”, dice Pasca en el comunicado de la Universidad de Standford.
“Nuestra plataforma proporciona, por primera vez, lecturas del comportamiento de las células humanas y esperamos que pueda acelerar nuestra comprensión de las condiciones psiquiátricas complejas”, agrega.
Para demostrar cómo el hallazgo puede revolucionar la comprensión de trastornos neurodegenerativos y psiquiátricos, los investigadores también crearon organoides a partir de células humanas de pacientes que sufren un trastorno genético llamado síndrome de Timothy y los trasplantaron a las ratas.
Una vez allí, estos 'mini cerebros' crecieron hasta el punto de mostrar claras anomalías , algo que con el tiempo permitirá estudiar el desarrollo y posibles terapias para esta y otras afecciones como la epilepsia, la esquizofrenia y hasta algunas formas de autismo.
¿Ratas con conciencia humana? El dilema ético
Más allá de la promesa de estos resultados, expertos advierten que hay que ponderar sus implicaciones éticas como el “si estas ratas tendrán un pensamiento y una conciencia más parecidos a los humanos debido a los implantes”, comenta al Science Media Center, Tara Spires Jones, del Instituto de Investigación de la Demencia de la Universidad de Edimburgo.
“Cuando hablamos del cerebro, siempre hay preocupaciones éticas como si mediante estos trasplantes estamos creando una cognición similar a la humana en animales”, dice en un comentario Gnieszka Rybak-Wolf, del Centro de Medicina Molecular Max Delbrück en Berlín, quien a la vez reconoce que las posibilidades de experimentos tradicionales en animales son limitadas y “solo proporcionan una parte del mosaico”.
“Para tener una imagen completa, tienes que estudiar a los humanos. Para eso, se necesitan organoides de células madre humanas”, aclara.
El si “estos animales que reciben el trasplante adquieren características humanas” no es un problema actual, opina Hank Greely, director del Centro de Leyes y Biociencia de la Universidad de Standford quien sirvió de asesor durante el estudio, pero a la vez alerta en entrevista con The Guardian que “no es demasiado temprano para pensar en cómo determinaremos la respuesta como sociedad si ese día llega”.
