Un equipo de científicos de Stanford Medicine logró trasplantar tejido cerebral humano cultivado en laboratorio a ratones modificados genéticamente, en un experimento que permitió que las células humanas crecieran, se integraran al sistema nervioso de los animales y desarrollaran actividad organizada.
El estudio fue publicado el 16 de septiembre en la revista científica Nature y presenta un nuevo modelo experimental denominado “xenocortical”, diseñado para estudiar el desarrollo del cerebro humano, enfermedades neurológicas y posibles tratamientos.
Los investigadores utilizaron organoides corticales humanos, estructuras tridimensionales cultivadas a partir de células madre que reproducen algunas características del tejido de la corteza cerebral.
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Estos organoides fueron trasplantados a ratones recién nacidos que habían sido modificados genéticamente para desarrollar una reducción severa de la neocorteza y el hipocampo. Ese espacio permitió que el tejido humano creciera con menos competencia por parte de las células del propio animal.
- Tres meses después del trasplante, el tejido procedente de los organoides humanos representaba un promedio de 91.9 % del volumen combinado del tejido cortical de los ratones analizados, según el artículo publicado en Nature. La cifra no significa que el 90 % del cerebro completo de los animales fuera humano, sino que esa proporción correspondía específicamente al tejido cortical presente en el modelo experimental.
El tejido trasplantado no permaneció aislado. Los científicos observaron que las neuronas humanas desarrollaron conexiones con diferentes regiones del cerebro de los ratones y extendieron proyecciones hasta la médula espinal. Los estudios de actividad eléctrica mostraron además patrones organizados similares a los presentes durante el desarrollo de circuitos neuronales.
Comportamiento de los ratones
Entre tres y seis meses después de los trasplantes, los ratones xenocorticales mostraron en términos generales un desempeño conductual similar al de animales normales de la misma edad, aunque los investigadores identificaron diferencias específicas en coordinación de las extremidades y en algunos patrones espontáneos de comportamiento. El experimento no produjo ratones con un “cerebro humano” completo ni demuestra que los animales hayan adquirido capacidades cognitivas humanas.
Lo conseguido fue integrar grandes cantidades de tejido cortical humano derivado de células madre dentro de un sistema nervioso vivo, algo que permite estudiar procesos que no pueden reproducirse completamente en una placa de laboratorio.
Sergiu Pa?ca, profesor de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de Stanford y autor principal del estudio, explicó que uno de los objetivos es observar cómo alteraciones asociadas a enfermedades humanas se manifiestan dentro de circuitos neuronales funcionales.
Herramienta para investigar enfermedades
El nuevo modelo podría utilizarse para investigar trastornos como la epilepsia, la esquizofrenia, algunas formas de autismo, la parálisis cerebral y otras enfermedades relacionadas con el desarrollo del sistema nervioso.
Como prueba, los científicos sometieron algunos de los ratones xenocorticales a cinco horas de bajos niveles de oxígeno. El tejido humano mostró un daño considerable y los animales presentaron problemas para mantener una marcha estable y el equilibrio. Los ratones sin tejido humano resultaron mucho menos afectados por la misma exposición, un resultado que los investigadores consideran útil para estudiar por qué las células cerebrales humanas pueden ser especialmente vulnerables a la falta de oxígeno durante el desarrollo.
Otro hallazgo fue la aparición dentro del tejido trasplantado de células con características de las llamadas neuronas de von Economo, un tipo neuronal poco frecuente que hasta ahora había sido identificado principalmente en tejido cerebral obtenido después de la muerte y que no había sido reproducido de esta manera en cultivos convencionales.
Consideraciones éticas
El estudio también abre preguntas éticas. Los propios investigadores reconocen que este tipo de experimentos requiere límites y supervisión ética. Pa?ca señaló que durante varios años el equipo ha consultado a especialistas en bioética, neurobiología, derecho y filosofía, así como a representantes de pacientes, para analizar las implicaciones de incorporar tejido cerebral humano en animales.
En noviembre, el investigador también participó en una conferencia en Asilomar, California, dedicada específicamente a discutir los límites éticos de los organoides cerebrales y su trasplante a animales. El trabajo representa una extensión de investigaciones anteriores del mismo laboratorio. En 2022, el equipo ya había trasplantado organoides humanos a cerebros de ratas recién nacidas, pero en aquellos animales el tejido humano debía competir por espacio y conexiones con una corteza ya formada. El nuevo modelo elimina gran parte de esa limitación.
