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Cultivan cerebros humanos en miniatura

Consiguen, a partir de células madre pluripotentes, cultivar en un biorreactor minicerebros que poseen tejidos diferenciados.

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Minicerebro. Fuente: IMBA.

Desde que se investiga con células madre se tiene la esperanza de poder hacer crecer órganos que eviten la necesidad de un donante para los casos de transplante. Así, se podría hacer crecer un corazón o un riñón que luego sería transplantado a aquel que lo necesitara y que tendría una genética similar o igual a la del receptor.
Pero en un principio nadie pensaría en hacer crecer cerebros, entre otras cosas porque un transplante de cerebro borraría completamente la personalidad del receptor, pues esta está en su cerebro. Realizar un transplante de cerebro todavía está muy lejos de poder realizarse, pero no parece tan lejana la posibilidad de hacer crecer un cerebro en el laboratorio si tenemos en cuenta el último resultado que un grupo austriaco publica en Nature y que parece de ciencia ficción.
Estos investigadores han conseguir hacer crecer en un sistema de cultivo tridimensional algo parecido a “minicerebros” a partir de células madre pluripotentes. Además, estos minicerebros consisten en varias regiones diferenciadas. En otros estudios se había logrado cultivar distintos tipos de tejidos cerebrales, pero esta es la primera vez que se crean cerebros completos (en versión miniatura) más o menos funcionales.
Obviamente no se trata de querer transplantar cerebro, sino en saber cómo funciona el sistema de desarrollo que permite hacer crecer este órgano. El conocimiento adquirido, además de nutrir la ciencia básica, podría servir también para ayudar en el cultivo de otros órganos.
Además este resultado podría permitir modelar diversos desórdenes neurológicos que se dan en el cerebro humano y saber qué los provoca y cómo evitarlos.
Los científicos implicados dirigidos por Jürgen Knoblich, que pertenecen al Instituto de Biotecnología Molecular y a la Academia Austriaca de Ciencias, han conseguido este logro gracias a que han podido ajustar con precisión las condiciones de cultivo y guiado a las células madre para que se desarrollen en los distintos tipos de tejidos que forman estos minicerebros.
El desarrollo del cerebro humano no se comprende muy bien. La razón es que el cerebro humano es muy diferente del de los distintos modelos animales, como el de los ratones. Es un misterio de la Biología cómo a partir de un tejido simple se obtiene una de las estructuras conocidas más complejas del Universo. Pero en el desarrollo del cerebro reside la clave de la aparición de algunos desórdenes, como la microcefalia. La conexión entre ambas cosas es muy complicada de averiguar, pero este resultado ha permitido facilitar la tarea. La microcefalia es un trastorno genético consistente en el desarrollo de un cerebro de menor tamaño al normal.
Para la creación de estos minicerebros se parte de células madre pluripotentes inducidas y se usan varias condiciones de cultivo para ayudar a que estas células produzcan los distintos tejidos que componen el cerebro. Además han conseguido evitar el uso de patrones de factores de crecimiento que normalmente se usan para generar células específicas.
De este modo, a partir de un tejido original (neuroectodermo) se generan los distintos tipos de sistemas nerviosos en un andamiaje gelatinoso tridimensional. La moraleja es que si de aportan los nutrientes necesarios de puede obtener un cerebro gracias a la gran capacidad de autoorganización que tienen sus tejidos.
Al cabo de 15-20 días se forma un “proto-cerebro” consistente en un tejido continuo que rodea una cavidad rellena con fluido que recuerda el ventrículo cerebral. Al cabo de 20-30 días los minicerebros en cultivo poseen córtex, meninges, retina y otras estructuras. En 2 meses alcanzan el máximo tamaño, pero pueden sobrevivir indefinidamente en el biorreactor (al menos se han registrado 10 meses). Al final se obtiene un cerebro similar al de un feto en la novena semana con un tamaño máximo de unos pocos milímetros de diámetro. Sin embargo los “órganoides” obtenidos carecen de cerebelo, que es fundamental para diversas funciones.
No se ha alcanzado un desarrollo total hasta obtener un cerebro completo igual a uno natural. Se cree que esto es debido a la falta de circulación en el biorreactor, que provoca un déficit de nutrientes y oxígeno. Tampoco se forman venas y arterias, lo que tampoco ayuda en este sentido. Si solucionan estos problemas puede que consigan cerebros completos de tamaño y estructura normales.
Pese a su pequeño tamaño y carencias, estos minicerebros ya ofrecen un gran potencial a la hora de investigar sobre modelos cerebrales humanos. Gracias a ellos ya se está avanzando en el estudio de la microcefalia y se ha confirmado la teoría dominante. Se espera también estudiar el autismo y la esquizofrenia con este modelo biológico.
Otra posible aplicación de los minicerebros es su uso por parte de la industria farmacéutica, ya que permitirían poner a prueba diversos fármacos sin exponer innecesariamente a humanos reales.
En cuanto a las implicaciones éticas hay que mencionar que los organoides obtenidos no son capaces de desarrollar pensamientos o consciencia. Según Knoblich las complejas actividades que son necesarias para alcanzar esas funciones superiores no pueden ser reproducidas en estos minicerebros.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa. [2]
Artículo original. [3]