Internacionales. Crearon ratones con neuronas humanas

Científicos en Estados Unidos crean ratones con corteza cerebral humana cultivada en laboratorio para realizar avances en investigaciones y nuevos tratamientos para condiciones mentales como el autismo, la parálisis cerebral, la esquizofrenia y la epilepsia. Trasplantaron células cerebrales humanas cultivadas en roedores que fueron diseñados para nacer sin corteza ni hipocampo, de forma que haya espacio para el crecimiento del tejido humano dentro de sus cráneos.

Este procedimiento da lugar a que los científicos puedan extraer células de pacientes con trastornos cerebrales, convertirlas en tejido cerebral en el laboratorio y cultivarlas en animales vivos. En esta investigación del campo de organoides neuronales, las células cerebrales humanas cultivadas se ensamblan en pequeñas y complejas estructuras que imitan algunas características del cerebro humano. Permiten estudiar cómo se forman las redes neuronales, cómo se comunican las células y qué ocurre en condiciones asociadas a enfermedades neurológicas. De esta forma, se estudiaría cómo el trastorno se afianza en el tejido cerebral humano y cómo los fármacos podrían tratar estos fenómenos.

"El cerebro humano es muy complejo, pero también es inaccesible", dijo Sergiu Pasca, profesor rumano de psiquiatría que lideró la investigación en la Universidad de Stanford. "En gran medida, nuestro objetivo ha sido hacer accesibles para la investigación aspectos del desarrollo y la función del cerebro humano", agregó.

La profesora Madeline Lancaster, líder de grupo en el Laboratorio de Biología Molecular del MRC en Cambridge, presentó dudas: "No me queda tan claro cómo esto informará nuestra comprensión del desarrollo cerebral humano, ya que es bastante artificial y no se parece en nada a cómo se desarrolla el cerebro de forma natural", dijo, y expresó que el enfoque es más adecuado para preguntas sobre trastornos y tratamientos en los que se necesitan un animal entero.

Los animales con más neuronas humanas

Los ratones fueron inyectados con organoides cerebrales humanos que fueron creados al reprogramar células de piel donadas. Eran ratones modificados genéticamente para frenar el crecimiento de regiones del cerebro --la corteza y el hipocampo-- para que haya espacio para los organoides. Los ratones recién nacidos recibieron varias inyecciones, cada una con unas 100.000 células cerebrales humanas, en el espacio donde les faltaba tejido cerebral. A los roedores les faltaban unos 14 millones de neuronas de ratón y terminaron con unos 4 millones de células humanas, la mitad del cerebro en volumen. "Son los animales con más neuronas humanas injertadas en su cerebro que hayan nacido nunca", destaca Pasca.

Tres meses después de la cirugía, el tejido humano se conectó al suministro sanguíneo del ratón, casi llenando por completo la cavidad y ocupando aproximadamente la mitad del tamaño del cerebro del animal. Algunas neuronas humanas formaron conexiones con células cerebrales de ratón y la médula espinal.

Los hallazgos

Se llegó a un resultado equivalente al que se encuentra a mitad del embarazo humano porque las neuronas humanas no estaban estructuradas ni conectadas de la misma manera que en las personas y el tejido cerebral era inmaduro.

Las pruebas en ratones "xenocorticales" mostraron que los animales no se vieron mejorados por los trasplantes, pero su marcha temblorosa y sus problemas cognitivos sí mejoraron un poco.

Lo que hay dentro del cerebro de estos animales modificados no es exactamente una corteza cerebral humana porque faltan algunos tipos de células y la estructura y el tamaño reales, pero sí es un modelo muy útil para la investigación de nuestro "órgano más inaccesible", argumenta Pasca.

Para mostrar cómo los ratones podían exponer información de interés sobre los trastornos cerebrales humanos, los investigadores expusieron a algunos roedores a cinco horas de bajo oxígeno con el fin de mostrar lo vulnerables que son las células nerviosas humanas a la falta de oxígeno. En el embarazo y el parto esto puede causar parálisis cerebral. El equipo de investigación sugiere que sus ratones permiten por primera vez estudiar en vivo el impacto de estas lesiones hoy por hoy irreversibles, e incluso buscar la forma de curarlas.

Además, descubrieron que el tejido cerebral humano en los ratos contenía células raras llamadas "neuronas de von Economo", observadas en exámenes postmortem. Estas células están entre las primeras en morir cuando hay demencia frontotemporal.

En 2024, el equipo de Pasca implantó en ratas organoides cerebrales humanos hechos con células de un niño que sufre síndrome de Timothy, una condición rara de origen genético que provoca autismo grave y crisis epilépticas. A partir de esto se logró diseñar un tratamiento genético que revirtió el problema en las ratas implantadas. El equipo tiene previsto comenzar a probar esa cura en humanos a finales de este año o principios del próximo.

Sergiu Pasca cree que este avance allana el camino para buscar tratamientos contra el autismo, la esquizofrenia, la parálisis cerebral, la epilepsia y la demencia. En el futuro, señala Pasca, se podrá generar un ratón con una corteza cerebral hecha con las neuronas de cada paciente.