Contiene el 99%de los genes presentes en el cerebro fetal humano y permitirá avanzar en terapias para el alzheimer y el parkinson.
Un cerebro humano en una placa de laboratorio. Un organoide diseñado a partir de células de piel humana adulta y que constituye el modelo del cerebro humano más completo desarrollado hasta ahora. Eso es lo que ha logrado el equipo de René Anand, de la Universidad Estatal de Ohio (EE.UU.). Su cerebro tiene una madurez similar a la del cerebro de un feto de cinco semanas de edad.
Aproximadamente del tamaño de un borrador de lápiz, el cerebro tiene una estructura muy definida y contiene el 99%de los genes presentes en el cerebro fetal humano. Los expertos creen que su ‘criatura’ permitirá probar, de una manera más ética, rápida, precisa y eficaz, medicamentos experimentales para enfermedades tan necesitadas como el alzheimer o el parkinson y avanzar en el conocimiento de las posibles causas genéticas y ambientales de la mayoría de los trastornos del sistema nervioso central.
«No sólo podemos ver cómo se desarrolla un cerebro, sino también sus diversos tipos de células que expresan casi todos los genes de un cerebro», subraya Anand. Desde hace muchos años, añade, «hemos tratado de resolver problemas complejos de la enfermedad cerebral y, ahora, este modelo tiene un grandísimo potencial para la salud humana, ya que nos ofrece más y mejores opciones para probar y desarrollar terapias en modelos diferentes a los animales».
Hace cuatro años, tras fracasar con una prometedora molécula para el autismo después de sus ensayos en ratones, Anand decidió fabricar su propio modelo de biología neuronal humana. Su réplica del cerebro humano es casi perfecta; ‘casi’ porque carece de un sistema vascular. Pero contiene una médula espinal, las principales regiones del cerebro, múltiples tipos de células, la señalización de circuitos e incluso una retina. ‘Casi’ un cerebro completo.
Sus aplicaciones en la investigación médica son, según Anand, múltiples. Por ejemplo, en las enfermedades del sistema nervioso central permitirán estudios de susceptibilidad para determinar las causas genéticas o puramente ambientales. Por ejemplo, «la ciencia genómica infiere que hay hasta 600 genes que dan lugar al autismo, pero, hasta aquí llegamos –afirma-. Las correlaciones matemáticas y los métodos estadísticos son insuficientes para, por sí mismos, identificar la causalidad. Por eso, es necesario un sistema experimental; es decir, un cerebro humano».
La base de este nuevo organoide es el trabajo de Shinya Yamanaka, Premio Nobel de Medicina de 2012, sobre la capacidad de reprogramar células de la piel adultas en células pluripotenciales, es decir, células madre inmaduras que pueden ser programadas para convertirse en cualquier tejido del cuerpo. «Una vez que una célula se encuentra en ese estado pluripotente puede convertirse en cualquier órgano si se sabe qué hacer para hacer que se convierta en dicho órgano», dijo Anand.
Hasta ahora se habían obtenido hígados, pulmones o corazones, e incluso minicerebros pero como reconoce el investigador, «el cerebro ha sido el santo grial, debido a su enorme complejidad en comparación con cualquier otro órgano».
Gracias a sofisticadas técnicas, que desvelará cuando se publique su investigación, su equipo logró que las células madre pluripotentes fueran capaces de convertirse en tejido neural, los componentes del sistema nervioso central u otras regiones del cerebro. «Se tarda unas 15 semanas en construir un modelo que coincida con el cerebro de un feto de cinco semanas». Anand y su colaboradora Susan McKay han dejado que el modelo siga creciendo hasta las 12 semanas, observando así todos los cambios que se han producido durante la maduración.
Las imágenes de alta resolución del cerebro permiten identificar neuronas activas y sus extensiones de señales portadoras -axones y dendritas- así como astrocitos, oligodendrocitos y microglia. El modelo, explican, también activa marcadores para células que tienen las funciones clásicas excitatorias e inhibitorias en el cerebro y que permiten a las señales químicas viajar a través del órgano.
Los investigadores ya han utilizado la plataforma para poner en marcha sus propios proyectos, la creación de modelos cerebrales organoides de la enfermedad de Alzheimer, de Parkinson y de autismo en el laboratorio, y confían que, con un mayor desarrollo y la adición de un suministro de sangre de bombeo, el modelo podría ser utilizado para estudiar una posible terapia para el accidente cerebrovascular o ictus.
Anand también espera que su modelo del cerebro pueda incorporarse en el programa Microphysiological Systems, una plataforma de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE.UU. que se está desarrollando mediante el uso de tejido humano diseñado para imitar los sistemas fisiológicos humanos. Los resultados de este nuevo avance se presentan durante el Simposio de Investigación 2015 de Salud Militar en EE.UU.
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