En un experimento de larga duración que fascinará a un sector del público e inquietará a otro, se ha conseguido que unos organoides de cerebro humano (conjuntos tridimensionales de células cerebrales humanas) hayan superado los cinco años de vida y continúen viviendo y madurando. Nunca antes unos organoides de cerebro habían vivido tanto tiempo.
El experimento es obra de un equipo encabezado por Irene Faravelli y Noelia Antón-Bolaños, ambas de la Universidad Harvard en Estados Unidos y ahora, respectivamente, en la de Milán (Italia) y en la de Utrecht (Países Bajos).
Durante estos cinco años que han transcurrido desde el inicio del experimento, el tejido de los organoides ha continuado madurando de maneras que se asemejan mucho al desarrollo del cerebro humano.
Habiendo logrado alargar tanto la vida útil de estos organoides, los investigadores han creado nuevas oportunidades para investigar el neurodesarrollo, modelar trastornos cerebrales y probar posibles fármacos.
El cerebro humano continúa desarrollándose hasta los veinte años. Para estudiar este proceso prolongado, los investigadores tradicionalmente han recurrido a tejido cerebral humano donado y a modelos animales. Ambos enfoques han generado importantes descubrimientos, pero cada uno tiene sus limitaciones: el tejido donado solo proporciona instantáneas del desarrollo cerebral, y los cerebros animales difieren del cerebro humano en la composición de los tipos celulares y el momento del desarrollo.
Por lo tanto, la comunidad científica utiliza cada vez más organoides cerebrales, modelos de tejido cerebral humano derivados de células madre, para estudiar el desarrollo del cerebro humano.
Los organoides de cerebro humano que llevan ya cinco años viviendo no se han limitado a mantenerse con vida. Han experimentado un desarrollo. Diferentes tipos de células cerebrales aparecieron en el mismo orden en el que aparecen durante el desarrollo del cerebro humano, las neuronas formaron conexiones cada vez más complejas y los genes se activaron o inactivaron en los momentos esperados.
Organoides de cerebro, cultivados en laboratorio, sobre una lámina de vidrio. (Foto: D.C.N. van der Heijden / UMC Utrecht)
Algunas de las evidencias más sólidas de esta semejanza con el cerebro humano provinieron de pequeñas modificaciones químicas del ADN. En el cerebro humano, estos cambios epigenéticos se acumulan siguiendo un patrón de desarrollo característico. El equipo de investigación observó el mismo patrón en los organoides cerebrales. Después de aproximadamente un año, los organoides incluso mostraron características que normalmente solo aparecen después del nacimiento.
El equipo también descubrió que las células maduras conservaban recuerdos del tiempo de desarrollo. Cuando el equipo disoció un organoide más antiguo y permitió que las células volvieran a proliferar, estas produjeron los tipos celulares asociados con una etapa tardía del desarrollo. Cuando el equipo combinó células más antiguas con células más jóvenes, las células más antiguas recuperaron la capacidad de producir neuronas, pero solo los tipos asociados con etapas posteriores del desarrollo.
Esto es sorprendente porque el cerebro humano deja de producir neuronas relativamente pronto y luego pasa a producir células gliales.
Dado que los organoides continúan madurando durante años, los investigadores pueden examinar una porción mucho mayor de la trayectoria del desarrollo humano. Esto es particularmente relevante para afecciones como los trastornos del espectro autista y la esquizofrenia, en las que el neurodesarrollo alterado desempeña un papel importante.
Los organoides del experimento aún están viviendo y desarrollándose en el laboratorio. Los investigadores ahora quieren determinar cómo las señales ambientales, como la estimulación con luz, influyen en la maduración posterior.
