Científicos de Stanford cultivan tejido cerebral humano en ratones para estudiar trastornos neurológicos

Un grupo de neurocientíficos de la Universidad de Stanford ha desarrollado un método para cultivar tejido cortical humano dentro de ratones genéticamente modificados, superando limitaciones de los organoides tradicionales y abriendo una vía prometedora para investigar enfermedades como el autismo, la epilepsia y la demencia.

El método y los ratones xenocorticales

Los investigadores trasplantaron organoides corticales humanos en crías de ratón poco después del nacimiento, cuando la estructura cerebral básica ya estaba establecida. Los animales, a los que llamaron "ratones apalliales" por la ausencia de gran parte de su propia corteza y hipocampo, fueron diseñados genéticamente para que su corteza y hipocampo no se formaran, lo que permitió que el injerto humano ocupara el espacio disponible.

Gizmodo en Español añade que esa modificación genética dejó a los animales con aproximadamente la mitad de su volumen cerebral, pese a lo cual siguieron siendo viables y conservaron buena parte de sus conductas básicas. Según ese medio, cada organoide tenía unas 100.000 células en el momento del trasplante, y el tejido humano llegó a reunir alrededor de cuatro millones de neuronas.

A los tres meses, el tejido de origen humano ocupó más del 90 % del espacio cortical disponible en el ratón, creando lo que el equipo denominó "ratones xenocorticales", es decir, ratones con tejido cortical de otra especie. A los seis meses, el tejido seguía inmaduro, comparable a una corteza humana de mitad de gestación y sin las capas organizadas de una corteza adulta.

Características del tejido humano cultivado

El injerto desarrolló vasos sanguíneos, mostró actividad eléctrica y estableció conexiones con el sistema nervioso del ratón, incluso con proyecciones que llegaban a la médula espinal. Entre los tipos celulares más destacados se encontraban neuronas extratelencefálicas de la capa 5, responsables de conexiones de largo alcance, y células similares a las neuronas de von Economo, raras en el cerebro humano. Estas neuronas de von Economo no se habían observado en el trabajo previo del equipo de 2022, en el que trasplantaron organoides a ratas recién nacidas.

Según Pașca, "El punto más importante es que siguen siendo ratones". El neurocientífico Sergiu Pașca, líder del estudio, subrayó que los animales conservan su sistema nervioso, órganos sensoriales y estructuras subcorticales de ratón, mientras que la mayor parte del tejido cortical es de origen humano y forma conexiones funcionales con el resto del organismo.

Implicaciones para la investigación de trastornos neurológicos

Este modelo busca superar la falta de irrigación sanguínea y estímulos sensoriales que limitan a los organoides cultivados en placa. Al integrar tejido humano en un cuerpo vivo, los científicos pueden observar cómo las neuronas humanas crecen, se integran y se conectan con el resto del sistema nervioso, proporcionando una plataforma más realista para estudiar la neurobiología de enfermedades humanas.

El estudio, publicado en Nature, sugiere que el modelo podría usarse para explorar la base celular del autismo, la epilepsia y la demencia frontotemporal: por ejemplo, con organoides obtenidos de pacientes, para ver si ciertas neuronas son especialmente vulnerables y probar tratamientos dentro de un organismo vivo.

Una primera prueba con falta de oxígeno

Gizmodo en Español describe además un experimento que Infobae no recoge: los investigadores mantuvieron a los ratones durante cinco horas con niveles reducidos de oxígeno. El tejido cortical humano resultó dañado y los animales con el injerto empezaron a tener dificultades para caminar y mantener el equilibrio, efectos que apenas se vieron en los ratones normales y en los apalliales. Según ese medio, esa diferencia podría servir para averiguar por qué el cerebro humano es tan vulnerable a la hipoxia asociada a lesiones perinatales y a la parálisis cerebral. Gizmodo cita también la esquizofrenia entre los trastornos que podrían estudiarse con organoides derivados de células de pacientes concretos.

Limitaciones y consideraciones éticas

Las pruebas de comportamiento mostraron que la presencia del tejido humano no incrementó la capacidad cognitiva de los roedores. Gizmodo en Español matiza que, en coordinación y en algunos comportamientos espontáneos, los ratones xenocorticales quedaron a medio camino entre los apalliales y los controles, y que entre el tercer y el sexto mes tras la operación su rendimiento general en las pruebas era muy parecido al de los ratones convencionales, sin superarlos. Según Madeline Lancaster, de la Universidad de Cambridge, especialista en neurobiología del desarrollo que no participó en el estudio, el objetivo es disponer de tejido cerebral humano dentro de un organismo realista para comprender la neurobiología y las enfermedades neurológicas humanas.

El experimento abrió interrogantes éticos y fue evaluado por un comité de bioética. Sin embargo, los investigadores destacan que los ratones conservan sus características biológicas de ratón.