Investigadores de Stanford han removido una gran porción del cerebro de un ratón y lo reemplazado con células organoides cerebrales humanas. El resultado es una criatura híbrida cuyo cerebro es parcialmente humano, un paso llamativo en la investigación de organoides que acerca el campo al estudio de trastornos cerebrales humanos en animales vivos.
El trabajo, descrito el miércoles por un grupo de investigación de la Universidad de Stanford, es una prueba de concepto para un nuevo enfoque en neurociencia. En lugar de cultivar organoides en placas de Petri, donde están aislados de los sistemas corporales, los investigadores los han colocado directamente en el cráneo de un animal vivo. Células organoides humanas fueron transplantadas en un espacio vacío creado al eliminar una porción significativa del cerebro del ratón.
¿Qué son los organoides cerebrales
Los organoides son pequeños grupos de tejido cultivados a partir de células madre. Adoptan una estructura tridimensional y contienen diversos tipos de células especializadas, lo que los convierte en un modelo mucho mejor para el tejido intacto que una simple colección de células extendidas sobre una placa plana. Esa distinción es la razón fundamental de su existencia: imitan la complejidad de los órganos reales.
Pero siguen teniendo limitaciones. Los organoides no están conectados a un sistema circulatorio que procesa químicos como lo hace el hígado. Carecen de células inmunitarias que los atraviesen. Están fuera de los bucles regulatorios del cuerpo, lo que significa que se pierden las reacciones que mantienen en equilibrio los órganos reales.
Estas limitaciones son especialmente severas para el cerebro. Estructuras especializadas en el cerebro están rodeadas por otras estructuras que intercambian información con ellas, y a menudo tienen conexiones de largo alcance que abarcan todo el órgano. Un organoid es mejor que nada, pero puede no ser mucho mejor si está interesado en una enfermedad que afecta la comunicación entre múltiples regiones cerebrales.
¿Por qué reemplazar un cerebro de ratón
El enfoque del grupo de Stanford resuelve algunos de esos problemas al colocar el organoide donde puede interactuar con un sistema nervioso en funcionamiento. Un cerebro de ratón es un organismo funcional con un sistema circulatorio, un sistema inmunitario y la capacidad de sentir y responder a su entorno. Al eliminar una porción del cerebro y reemplazarla con células humanas, los investigadores crean un sistema donde el organoide ya no está tan aislado como lo estaba en una placa de Petri.
El reemplazo es extenso. Se elimina una gran porción del cerebro del ratón, lo que significa que las células humanas no solo están ubicadas junto con el tejido neural existente —son colocadas directamente en el espacio vacío. El cerebro restante del ratón tiene que integrarse con las células humanas, y las células humanas tienen que aprender a operar dentro del cuerpo de un ratón.
Los Límites del Enfoque
Incluso este sistema híbrido tiene límites. Las células del organoide son humanas, pero fueron cultivadas en una placa de Petri antes del trasplante, lo que significa que se desarrollaron sin las señales que provienen de estar dentro de un cuerpo. Pueden carecer de algunos de los detalles estructurales que provienen de ser parte de un embrión en desarrollo. Y el cerebro del ratón no es humano —su química, sus vías de señalización y su organización general son diferentes de las de un cerebro humano.
Ese desajuste podría ser un problema para el estudio de enfermedades humanas. El enfoque de Stanford aborda el problema del aislamiento, pero no resuelve la diferencia de especies.
Lo Que Esto Significa para la Ciencia
El trabajo de Stanford es un hito técnico, no una herramienta terminada. Demuestra que los organoides cerebrales humanos pueden ser trasplantados en el cerebro de un animal vivo, al menos en principio. Si funcionan lo suficientemente bien como para modelar enfermedades humanas sigue siendo una pregunta abierta.
La técnica es un puente entre la placa de Petri y el animal entero. Podría eventualmente convertirse en un método útil para la neurociencia.
Las preguntas éticas son sustanciales. Un ratón con un componente cerebral humano plantea cuestiones sobre:
- Identidad
- Conciencia
- El trato de animales en la investigación
Esas preguntas ya se han planteado con otros tipos de investigación quimérica, y probablemente volverán a surgir aquí.
El trabajo del grupo de Stanford es una prueba de concepto, no un producto terminado. Pero el concepto es poderoso: un animal vivo portando tejido cerebral humano, conectado a su propio sistema nervioso. Esa es una nueva forma de hacer neurociencia, y probablemente conducirá a modelos más precisos de trastornos cerebrales humanos.
Por ahora, la ciencia aún está en sus primeras etapas. El grupo de Stanford ha demostrado que el trasplante puede realizarse, y han descrito el esquema general de su enfoque. Pero el panorama completo de lo que puede hacer el sistema híbrido, y lo que puede revelarnos sobre la función cerebral humana, aún está por verse.
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