las pequeñas gotas de tejido cerebral humano cultivado en laboratorio eran solo motas, cada una de unos pocos milímetros de diámetro. Los investigadores de la Universidad de Stanford los crearon mediante el cultivo de células madre humanas en grupos tridimensionales de tejido. Llamadas organoides cerebrales, estas estructuras simplificadas contienen algunas de las células y propiedades de un cerebro humano real, lo que ofrece información sobre el desarrollo y las condiciones neurológicas.
Pero no son tan complejos como los reales, por lo que para aumentar su realismo, los investigadores de otros lugares han intentado trasplantar organoides humanos en el cerebro de roedores. En experimentos anteriores, esas células no lograron integrarse en los cerebros de los animales. Esta vez funcionó: los organoides formaron conexiones con los propios circuitos cerebrales de los animales, una señal de que estos conjuntos de células pueden desarrollar características más sofisticadas.
El equipo de Stanford trasplantó estos grupos de células humanas en las cortezas somatosensoriales de ratas recién nacidas, el área que procesa la información sensorial, como el tacto, de todo el cuerpo. Durante varios meses, los organoides crecieron hasta ocupar alrededor de un tercio del hemisferio del cerebro de las ratas. La investigación fue publicada hoy en la revista Naturaleza. "Esto definitivamente impulsa lo que pueden hacer los organoides en términos de su integración funcional en el cerebro", dice H. Isaac Chen, profesor asistente de neurocirugía en la Universidad de Pensilvania, que no participó en el estudio.
Chen y otros habían probado previamente experimentos similares en roedores adultos, pero esos organoides trasplantados no maduraron con éxito. En el último intento, los científicos de Stanford trasplantaron los organoides al principio del desarrollo, cuando los circuitos neuronales de las ratas jóvenes no estaban completamente formados. El cerebro adulto es mucho menos plástico, lo que significa que no puede cambiar y formar nuevas conexiones tan fácilmente. “El sistema nervioso tiene una forma de detener el desarrollo”, dijo Sergiu Pasca, profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento en Stanford y autor correspondiente del estudio, en una rueda de prensa antes de la publicación del artículo. “Entramos y trasplantamos antes de que se detuviera la capacidad de las células para formar conexiones”.
A diferencia de estudios previos, Pasca y sus colegas encontraron que las neuronas humanas trasplantadas desarrollaron fibras nerviosas que se extendieron hacia el tejido cerebral de la rata y formaron uniones llamadas sinapsis entre las neuronas de la rata. Estas conexiones no existen en los organoides cerebrales cultivados en un plato, una limitación importante que ha llevado a los científicos a trasplantar organoides en animales vivos.
"Sabemos que el cerebro se desarrolla y funciona al recibir actividad, ya sea de redes endógenas o del mundo exterior a través de la estimulación sensorial del tejido", dice Paola Arlotta, profesora de células madre y biología regenerativa en la Universidad de Harvard, que no estaba involucrado en la investigación de Stanford. En un cerebro real, la estimulación sensorial es vital para formar vías neuronales y promover el desarrollo normal.
Los organoides no solo crecieron y se integraron con el tejido, sino que también revelaron características nunca antes vistas en los organoides cultivados en un plato. Los investigadores de Stanford cultivaron algunos de sus organoides a partir de células extraídas de pacientes con síndrome de Timothy, una enfermedad genética grave que a menudo provoca el mismo tipo de retrasos en el desarrollo neurológico que se observan en el autismo. Cuando se trasplantaron a ratas, los organoides desarrollaron dendritas anormales, las ramas en forma de árbol que se extienden desde las neuronas y les permiten comunicarse con otras células. Estos defectos no se habían visto en experimentos anteriores con organoides sin animales.
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