Una de las principales dificultades que complican el desarrollo de nuevos tratamientos para enfermedades neurológicas como el Alzheimer, autismo, esquizofrenia y la depresión, entre otros, es la imposibilidad de acceder a cerebros vivos y verificar qué es lo que está sucediendo.
Esto ha trasladado la investigación a modelos animales y muchas veces sucede que cuando un fármaco presenta resultados prometedores, no se tiene el mismo efecto en humanos. En búsqueda de otras alternativas, los investigadores han desarrollado una técnica en la que toman células de la piel de pacientes con trastornos neurodegenerativos y las convierten en neuronas, que luego cultivan en el laboratorio y obtienen los llamados “organoides” cerebrales.
Estas estructuras se han perfilado como poderosas herramientas para la investigación de trastornos del cerebro humano, y aunque pueden ser muy provechosos, tienen limitaciones estructurales y funcionales porque, sin un sistema de vasos sanguíneos, los nutrientes no pueden alcanzar el interior de su estructura, lo que reduce el tiempo y la complejidad de supervivencia de los organoides.
Pero ahora, un equipo de investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos ha encontrado la manera de crear un mejor modelo cerebral y, con suerte, una ruta más expedita para desarrollar nuevos tratamientos, al encontrar la manera de trasplantar estos organoides creados con células humanas, en cerebros de ratones.
Al ofrecerles acceso a oxígeno y nutrientes, los organoides cerebrales pueden no sólo sobrevivir por más tiempo, sino también a mostrar más características que se encuentran en el cerebro humano.
Los investigadores encontraron que los organoides humanos integrados en el entorno del huésped, formaron neuronas y células de soporte neuronal llamadas astrocitos, y fueron inspeccionados por las células inmunes. El equipo, además de observar los vasos sanguíneos nativos, distinguió vasos con sangre fluyendo a través de ellos, lo que es una primicia para los organoides.
El profesor Fred H. Gage, afiliado al Laboratorio de Genética del Instituto Salk, manifestó:
Este nuevo enfoque ofrece a los investigadores una nueva y poderosa herramienta, acercándonos un paso más a tener una representación más fiel y funcional del cerebro humano, y podría ayudarnos a diseñar mejores terapias para las enfermedades neurológicas y psiquiátricas.
Aproximadamente el 80 por ciento de los implantes se desarrollaron con éxito y, en dos semanas, generaron nuevas neuronas. Los implantes cerebrales sobrevivieron durante un promedio de 233 días. Los organoides cerebrales humanos incluso forjaron axones de especies cruzadas, enviando señales de ida y vuelta a través de las sinapsis entre las neuronas humanas y de ratón.
Si bien las observaciones sugieren que los organoides cerebrales humanos crecieron y se desarrollaron dentro de los modelos de ratones, los sujetos de prueba no se vieron afectados por el procedimiento. Los ratones no se volvieron más inteligentes o alteraron su comportamiento.
Los investigadores esperan que esta tecnología prepare el escenario y ayude a comprender la patogénesis de los trastornos del neurodesarrollo, neuropsiquiátricos y neurodegenerativos, al permitir la generación de organoides cerebrales de las propias células madre de los pacientes, trasplantadas a roedores.
Referencia: An in vivo model of functional and vascularized human brain organoids. Nature Biotechnology, 2018. doi:10.1038/nbt.4127