‘Mini-cerebros’ humanos implantados en ratas despiertan entusiasmo y preocupación

Las estructuras similares al cerebro humano en miniatura trasplantadas en ratas pueden enviar señales y responder a las señales ambientales captadas por los bigotes de las ratas, según un estudio¹. Esta demostración de que las neuronas cultivadas a partir de células madre humanas pueden interactuar con las células nerviosas en roedores vivos podría conducir a una forma de probar terapias para los trastornos del cerebro humano.

Cerebros híbridos: la ética de trasplantar neuronas humanas a animales

A los científicos les gustaría usar organoides cerebrales (estructuras diminutas parecidas al cerebro cultivadas a partir de células madre humanas) para estudiar los trastornos neurodegenerativos y neuropsiquiátricos que desarrollan los humanos. Pero los organoides imitan los cerebros humanos solo hasta cierto punto. No desarrollan vasos sanguíneos y, por lo tanto, no pueden recibir nutrientes, lo que significa que no prosperan por mucho tiempo. Y no reciben la estimulación necesaria para crecer completamente: en el cerebro de un bebé humano, el crecimiento de las neuronas y el desarrollo de conexiones con otras neuronas se basa en parte en la información de los sentidos.

Para dar a los organoides cerebrales esta estimulación y apoyo, el neurocientífico Sergiu Pasca de la Universidad de Stanford en California y sus colegas cultivaron las estructuras a partir de células madre humanas y luego las inyectaron en los cerebros de crías de ratas recién nacidas, con la expectativa de que las células humanas crecieran junto con las propias células de las ratas. El equipo colocó los organoides en una región del cerebro llamada corteza cerebral somatosensorial, que recibe señales de los bigotes de las ratas y otros órganos sensoriales y luego las pasa a otras regiones del cerebro que interpretan las señales.

¿Pueden los cerebros creados en laboratorio volverse conscientes?

Las células del cerebro humano maduran mucho más lentamente que las células de las ratas, por lo que los investigadores tuvieron que esperar más de seis meses para que los organoides se integraran completamente en los cerebros de las ratas. Pero cuando examinaron los cerebros de los animales al final de ese tiempo, vieron que la integración había sido tan exitosa que era casi como agregar “otro transistor a un circuito”, dijo Pasca en una conferencia de prensa el 10 de octubre.

Paola Arlotta, bióloga molecular de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, está entusiasmada con los resultados. “Es un paso importante para permitir que los organoides nos digan propiedades más complejas del cerebro”, dice, aunque cree que el procedimiento de trasplante probablemente todavía sea demasiado costoso y complejo para convertirse en una herramienta de investigación estándar. El próximo paso, agrega Arlotta, será averiguar cómo las neuronas humanas individuales, no solo los organoides completamente desarrollados, se integran en el cerebro de la rata.

Disparador de comportamiento

En su informe, publicado en Naturaleza el 12 de octubre¹los investigadores describen cómo diseñaron genéticamente las neuronas en los organoides para que se activen cuando se estimulan con la luz de un cable de fibra óptica incrustado en los cerebros de las ratas. El equipo entrenó a las ratas para que lamieran un pico para recibir agua mientras la luz estaba encendida. Posteriormente, cuando los investigadores iluminaron los cerebros híbridos, se pidió a las ratas que lamieran el pico, lo que significa que las células humanas se habían integrado lo suficientemente bien como para ayudar a impulsar el comportamiento de los animales. Además, cuando los investigadores pellizcaron los bigotes de las ratas, encontraron que las células humanas en la corteza sensorial se activaron en respuesta, lo que sugiere que las células pudieron captar información sensorial.

Para demostrar la promesa de su trabajo para estudiar los trastornos cerebrales, Pasca y sus colegas también crearon organoides cerebrales a partir de células madre de tres personas con una condición genética llamada síndrome de Timothy, que puede causar síntomas similares a los que se observan en el autismo. Las diminutas estructuras se parecían a cualquier otro organoides cerebral cultivado en un plato, pero cuando los investigadores las trasplantaron a ratas, no crecieron tanto como las demás y sus neuronas no se activaron de la misma manera.

Rusty Gage, neurocientífico del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, está contento de ver estos resultados. En 2018, él y un equipo de investigadores descubrieron que los organoides de cerebro humano trasplantados podrían integrarse en el cerebro de ratones adultos.². Los ratones no viven tanto como las ratas, por lo que Pasca y sus colegas esperaban que debido a que los cerebros de las crías de ratas recién nacidas son más plásticos que los de los animales adultos, podrían recibir mejor las nuevas células.

“Tenemos desafíos para nosotros”, dice Gage. “Pero sí creo que el procedimiento de trasplante será una herramienta valiosa”.

Los primeros embriones mono-humanos reavivan el debate sobre los animales híbridos

Algunos de los desafíos son éticos. A la gente le preocupa que la creación de híbridos de roedores y humanos pueda dañar a los animales o crear animales con cerebros similares a los humanos. El año pasado, un panel organizado por las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina de EE. publicó un informe concluyendo que los organoides del cerebro humano aún son demasiado primitivos para volverse conscientes, alcanzar una inteligencia similar a la humana o adquirir otras habilidades que podrían requerir regulación legal. Pasca dice que los trasplantes de organoides de su equipo no causaron problemas como convulsiones o déficits de memoria en las ratas, y no parecieron cambiar significativamente el comportamiento de los animales.

Pero Arlotta, miembro del panel de las Academias Nacionales, dice que podrían surgir problemas a medida que avanza la ciencia. “No podemos discutirlo una vez y dejarlo así”, dice. Agrega que las preocupaciones sobre los organoides humanos deben sopesarse frente a las necesidades de las personas con trastornos neurológicos y psiquiátricos. Los organoides cerebrales y los cerebros híbridos de humanos y animales podrían revelar los mecanismos subyacentes a estas enfermedades y permitir a los investigadores probar terapias para afecciones como la esquizofrenia y el trastorno bipolar. “Creo que tenemos la responsabilidad como sociedad de hacer todo lo que podamos”, dice Arlotta.