En el Instituto de Biotecnología Molecular de Viena, un grupo de científicos austriacos logró crear el primer cerebro humano desarrollado en laboratorio a partir de la incubación de células madre epidérmicas.
Se trata de una réplica única en su clase y si bien sus dimensiones son limitadas, entre 3 y 4 milímetros de tamaño, la producción de este cerebro resulta equivalentemente tan compleja como la incubación de un feto humano de aproximadamente nueve semanas de gestación, esta breve porción de tejido cultivado artificialmente posee la compleja estructura tridimensional de un embrión cerebral.
Unos pocos milímetros de tamaño son en realidad una superficie prácticamente inabarcable cuando se trabaja con microscopio. De hecho, el objetivo trazado nunca buscó recrear la profunda complejidad estructural de un cerebro maduro. Antes bien, lo que se propuso fue conseguir un determinado nivel de desarrollo, suficiente como para poder estudiar y comprender determinados procesos.
Es probable que este cerebro a escala contribuya en el tratamiento de la microcefalia, el autismo y la esquizofrenia, así como en otras diversas patologías relacionadas con el desarrollo cerebral y las disfunciones surgidas a raíz de una maduración anómala.
Desarrollo limitado
El trabajo extiende las posibilidades de las células madre a la comprensión del desarrollo del cerebro. Aún así, la estructura que ha creado el equipo de Knoblich está muy lejos de parecerse a un cerebro real, ni siquiera al primitivo cerebro de un feto. El pequeño cerebro vive unos cuantos meses, pero no da lugar a todas las estructuras del cerebro ni puede crecer más allá de unos pocos milímetros, entre otras cosas porque carece de sistema circulatorio, como destaca Oliver Brüstle, neurocientífico de la Universidad alemana de Bonn. Sin embargo, sí desarrolla estructuras parecidas a los ventrículos cerebrales y a los plexos coroides, importantes en la formación posterior de las células nerviosas.
“El estudio es importante porque permite un modelo experimental interesante para estudiar el desarrollo de la corteza cerebral”explica Juan A. de Carlos Investigador del Instituto Cajal (CSIC) y experto en desarrollo del telencéfalo. De Carlos resalta que el equipo de Knoblich “ha logrado una peculiar estructura en cultivo, a partir de un puñado de células madre humanas, a las que han inducido para que se diferencien en células nerviosas. Estas estructuras, a las que denominan organoides cerebrales, se pueden mantener en cultivo durante meses, tiempo en el que crecen adoptando una forma mas o menos amorfa, pero que al estudiarla con distintos marcadores se observa que existe una microorganización coherente a lo largo del tiempo con la de la corteza cerebral humana en desarrollo”. De hecho las células se organizan en capas, igual que ocurre en la corteza cerebral, el tejido más complejo de todos.
Se observan importantes similitudes entre este organoide en proporción, organización y movimiento de las células que luego van a dar origen a los distintos tipos de neuronas. Además, algunas estructuras, como la pituitaria o el ojo pueden desarrollarse hasta una etapa relativamente avanzada con este método, lo que abre interesantes posibilidades en medicina regenerativa.
Futuras aplicaciones
Y por ahí pueden venir algunas de las primeras aplicaciones, apunta Zoltán Molnár de la Universidad de Oxford: “Dudo que seamos capaces de crear un cerebro totalmente funcional en un futuro cercano, aunque algunos grupos en Japón sí podrían producir una glándula pituitaria relativamente madura o un ojo con métodos similares”. Este neurocientífico ve un gran potencial en esta técnica para el estudio de trastornos del desarrollo del cerebro en las primeras etapas. Sin embargo, no está claro que pueda utilizarse para patrologías más complejas, como el autismo o la esquizofrenia.
De momento, el modelo el modelo ya ha dado sus primeros frutos nada más nacer. Los investigadores lo han utilizado para estudiar la microcefalia, un raro y grave trastorno del desarrollo que impide que el cerebro alcance el tamaño adecuado. Gracias a su mini-cerebro han podido confirmar que la proteína denominada CDK5RAP2, que se sospechaba que regula el tamaño cerebral, es la responsable de esta patología, algo que no se había podido demostrar en modelos de ratón.
“Lo que hace este trabajo particularmente interesante es que células procedentes de un paciente con microcefalia producen un organoide cerebral anormal, con aspectos semejantes a los que se observan en el paciente. Los investigadores demuestran que esas características anómalas se pueden “curar” reemplazando el gen defectuoso”, explica el neurocientífico Paul Matthews.
