Stanford Medicine Trasplanta Organoides Cerebrales Humanos en Ratones

En un estudio publicado en línea el 16 de septiembre en la revista Nature, investigadores de Stanford Medicine describieron cómo lograron trasplantar con éxito pequeños fragmentos autoorganizados de tejido cerebral humano, conocidos como organoides corticales, en roedores especialmente criados y modificados genéticamente (Stanford Medicine). Las cavidades resultantes en los cerebros de los ratones sirvieron como un entorno hospitalario donde el tejido humano no solo sobrevivió y creció, sino que también desarrolló conexiones funcionales con el sistema nervioso central de los animales.

Ingeniería genética en roedores para superar limitaciones espaciales

Durante más de una década, el equipo dirigido por Sergiu Pasca ha investigado estrategias para cultivar y estudiar funciones cerebrales humanas y sus trastornos fuera del cuerpo humano. Trabajos anteriores de su laboratorio ya habían demostrado que los organoides derivados de células madre humanas podían trasplantarse en cerebros de ratas en desarrollo, formando células maduras que influían en la conducta del huésped.

Los investigadores observaron que el espacio limitado en la cavidad craneal y la competencia con las células de la rata dificultaban que el tejido humano se integrara de manera óptima, ya que las células del roedor se conectaban con mayor eficiencia y dejaban atrás al injerto humano. Para resolver este obstáculo, el equipo ideó una estrategia destinada a otorgar más tiempo y espacio a los organoides.

Mediante ingeniería genética, los científicos modificaron una cepa de ratón para prevenir la formación de gran parte de la corteza cerebral en las primeras etapas del desarrollo. Según explicó Sergiu Pasca, los intentos previos de extirpar porciones masivas del cerebro de los roedores resultaban en graves déficits motores y cognitivos, además de tasas de supervivencia muy bajas. Tras años de optimizar las condiciones de crianza de estos ratones, el equipo logró que los animales crecieran con buena salud general, a pesar de que las pruebas de resonancia magnética mostraban que la mitad del volumen cerebral estaba ausente y reemplazada por líquido.

Perfil celular y aparición de neuronas von Economo

La cuantificación de los tipos celulares mediante perfiles de célula única reveló que el 98 por ciento de la corteza faltaba en estos ratones modificados genéticamente. Este vacío facilitó una expansión notable del tejido implantado.

El trasplante propició un crecimiento sustancial de los organoides corticales, generando diversos subtipos celulares humanos que históricamente habían sido difíciles de obtener tanto en cultivos in vitro como en preparaciones in vivo anteriores. Entre los hallazgos más destacados figura la presencia de un tipo de neurona no previamente observado en cultivos, que ha sido visto solo en autopsias humanas.

Sergiu Pasca, investigador neurocientífico de la Universidad de Stanford, señaló que comprender el cerebro y sus trastornos requerirá acceder a las células y a los circuitos del cerebro humano, y afirmó que el modelo desarrollado representa un paso adelante en esa dirección, ya que permite estudiar de verdad células humanas en condiciones mucho mayormente fisiológicas, lo que con suerte posibilitará plantear preguntas sobre las enfermedades y el desarrollo terapéutico.

Implicaciones para el estudio de trastornos del neurodesarrollo

Los trastornos neurodesarrollos severos y las condiciones de origen prenatal o perinatal presentan enormes desafíos para la investigación científica debido a la complejidad del cerebro humano y a la inaccesibilidad del tejido vivo. Según datos difundidos por Stanford Medicine, uno de cada 20 adultos en Estados Unidos padece una enfermedad psiquiátrica grave, y más de uno de cada 100 adultos sufre de esquizofrenia.

Asimismo, estadísticas de organizaciones de pacientes indican que uno de cada 218 niños estadounidenses cumple con los criterios de autismo profundo, una condición que exige supervisión permanente y asistencia para actividades cotidianas debido a discapacidades cognitivas pronunciadas y vulnerabilidad a la epilepsia y los trastornos del sueño. En el modelo xenocortical desarrollado, los científicos también pudieron evidenciar la vulnerabilidad singular de las neuronas cerebrales humanas ante la privación de oxígeno, un factor de riesgo reconocido en la parálisis cerebral, que afecta a tres de cada 1,000 estadounidenses.

La metodología descrita busca acelerar la investigación orientada a descubrir las causas biológicas subyacentes de afecciones como la epilepsia, la esquizofrenia, el autismo profundo y la parálisis cerebral, abriendo vías para probar posibles intervenciones terapéuticas.