Imagen del minicerebro en el que se observa la retina en desarrollo (marron). A la derecha la asombrosa similitud entre la corteza cerebral y el orgainode.
Imagen del minicerebro en el que se observa la retina en desarrollo (marron). A la derecha la asombrosa similitud entre la corteza cerebral y el orgainode. - nature
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Crean minicerebros humanos en el laboratorio

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Un equipo internacional de investigadores, liderados por el austriaco Juergen Knoblich, ha logrado por primera vez obtener en el laboratorio pequeños cerebros del tamaño de un guisante que reflejan de forma bastante fiel las primeras etapas del desarrollo del cerebro humano. Este “fascinante” trabajo, como le califican varios científicos internacionales, ha dado ya su primer fruto: un minicerebro a partir de células madre pluripontentes inducidas (IPs) de un paciente con microcefalia, un grave trastorno del desarrollo que reduce el tamaño del cerebro, que han logrado corregir "in vitro" según publican en el último número de “Nature”.

Este “organoide cerebral”, como le denominan sus creadores, se ha obtenido a partir de un cultivo de tejido de células madre pluripotentes humanas que, lejos de reordenarse de forma caótica, se grupan formando una estructura esférica querecapitula en parte las primeras etapas de la organización del cerebro humano y en concreto de la corteza cerebral. Este trabajo puede ayudar a superar algunas de las limitaciones actuales del estudio de las enfermedades neurológicas utilizando modelos animales, como los ratones, que no comparten la complejidad del cerebro humano y han demostrado ser peores predictores del resultado posterior de los fármacos en pacientes humanos.

Desarrollo limitado

El trabajo extiende las posibilidades de las células madre a la comprensión del desarrollo del cerebro. Aún así, la estructura que ha creado el equipo de Knoblich está muy lejos de parecerse a un cerebro real, ni siquiera al primitivo cerebro de un feto. El pequeño cerebro vive unos cuantos meses, pero no da lugar a todas las estructuras del cerebro ni puede crecer más allá de unos pocos milímetros, entre otras cosas porque carece de sistema circulatorio, como destaca Oliver Brüstle, neurocientífico de la Universidad alemana de Bonn. Sin embargo, sí desarrolla estructuras parecidas a los ventrículos cerebrales y a los plexos coroides, importantes en la formación posterior de las células nerviosas.

“El estudio es importante porque permite un modelo experimental interesante para estudiar el desarrollo de la corteza cerebralexplica Juan A. de Carlos Investigador del Instituto Cajal (CSIC) y experto en desarrollo del telencéfalo. De Carlos resalta que el equipo de Knoblich “ha logrado una peculiar estructura en cultivo, a partir de un puñado de células madre humanas, a las que han inducido para que se diferencien en células nerviosas. Estas estructuras, a las que denominan organoides cerebrales, se pueden mantener en cultivo durante meses, tiempo en el que crecen adoptando una forma mas o menos amorfa, pero que al estudiarla con distintos marcadores se observa que existe una microorganización coherente a lo largo del tiempo con la de la corteza cerebral humana en desarrollo”. De hecho las células se organizan en capas, igual que ocurre en la corteza cerebral, el tejido más complejo de todos.

Se observan importantes similitudes entre este organoide en proporción, organización y movimiento de las células que luego van a dar origen a los distintos tipos de neuronas. Además, algunas estructuras, como la pituitaria o el ojo pueden desarrollarse hasta una etapa relativamente avanzada con este método, lo que abre interesantes posibilidades en medicina regenerativa.

Futuras aplicaciones

Y por ahí pueden venir algunas de las primeras aplicaciones, apunta Zoltán Molnár de la Universidad de Oxford: “Dudo que seamos capaces de crear un cerebro totalmente funcional en un futuro cercano, aunque algunos grupos en Japón sí podrían producir una glándula pituitaria relativamente madura o un ojo con métodos similares”. Este neurocientífico ve un gran potencial en esta técnica para el estudio de trastornos del desarrollo del cerebro en las primeras etapas. Sin embargo, no está claro que pueda utilizarse para patrologías más complejas, como el autismo o la esquizofrenia.

De momento, el modelo el modelo ya ha dado sus primeros frutos nada más nacer. Los investigadores lo han utilizado para estudiar la microcefalia, un raro y grave trastorno del desarrollo que impide que el cerebro alcance el tamaño adecuado. Gracias a su minicerebro han podido confirmar que la proteina denominada CDK5RAP2, que se sospechaba que regula el tamaño cerebral, es la responsable de esta patología, algo que no se había podido demostrar en modelos de ratón.

Lo que hace este trabajo particularmente interesante es que células procedentes de un paciente con microcefalia producen un organoide cerebral anormal, con aspectos semejantes a los que se observan en el paciente. Los investigadores demuestran que esas características anómalas se pueden “curar” reemplazando el gen defectuoso”, explica el neurocientífico Paul Matthews.