El estudio de los trastornos cerebrales que se originan antes del nacimiento podría experimentar un avance significativo gracias al desarrollo de un nuevo método que permite cultivar tejido cerebral humano fuera del organismo humano. Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford ha logrado cultivar tejido cortical humano dentro de ratones modificados genéticamente, creando un modelo diseñado específicamente para el análisis de enfermedades neurológicas y psiquiátricas.
En el transcurso de tres meses, el tejido humano implantado llegó a ocupar más del 90% del volumen de la corteza cerebral de los animales. Este injerto no solo creció en tamaño, sino que desarrolló vasos sanguíneos, actividad eléctrica y conexiones funcionales con el sistema nervioso del ratón, incluyendo proyecciones que alcanzaron la médula espinal.
Este experimento surge con el objetivo de superar las limitaciones actuales de los organoides cerebrales, que son pequeñas estructuras tridimensionales cultivadas en laboratorios. Los organoides tradicionales carecen de irrigación sanguínea, estímulos sensoriales y músculos sobre los cuales ejercer control, condiciones que dificultan la reproducción exacta de cómo se desarrolla el cerebro humano y cuáles son los procesos que se alteran durante una enfermedad.
Los resultados, publicados en la revista Nature, fueron obtenidos utilizando ratones denominados "apalliales". Estos animales fueron modificados genéticamente para que su corteza cerebral e hipocampo no se formaran en gran medida. La corteza cerebral es la capa más externa del cerebro y es la zona donde se originan funciones cognitivas superiores como la toma de decisiones, la atención y el lenguaje.
Sergiu Pașca, neurocientífico de la Universidad de Stanford y responsable del proyecto, fue enfático al aclarar que esta modificación no convirtió a los animales en seres humanos. Según Pașca, los sujetos siguen siendo ratones, ya que conservan sus órganos sensoriales, su sistema nervioso y sus estructuras subcorticales propias de la especie. Lo extraordinario del hallazgo es que la mayor parte del tejido cortical sea de origen humano y que sus neuronas se integren y formen conexiones funcionales con el sistema nervioso del roedor.
En este sentido, Madeline Lancaster, neurobióloga del desarrollo de la Universidad de Cambridge, señaló que el momento en que se realizó la investigación —días después del nacimiento de las crías— garantiza que las células humanas no puedan asumir el pensamiento complejo, ya que la estructura cerebral básica ya estaba formada.
Los investigadores denominaron a estos animales "ratones xenocorticales" debido a que poseen tejido cortical procedente de otra especie. A los seis meses de seguimiento, el tejido humano seguía siendo inmaduro, asemejándose a una corteza humana de mitad de gestación y sin presentar las capas organizadas de una corteza adulta. A pesar de esta inmadurez, el modelo permitió generar tipos de neuronas difíciles de obtener en otros sistemas, como las neuronas extratelencefálicas de la capa 5 y células similares a las neuronas de von Economo, estas últimas alargadas y poco comunes en el cerebro humano.
Sobre la superioridad de este modelo frente a experimentos anteriores, como uno realizado en 2022 con ratas, Pașca sugirió que el entorno vivo podría suministrar factores de crecimiento, vascularización e interacciones celulares que son imposibles de reproducir en un organoide aislado.
Para evaluar la funcionalidad, se utilizó un laberinto en forma de Y para medir la memoria de trabajo. Mientras que los ratones apalliales sin injertos mostraron dificultades para recordar el brazo del laberinto ya recorrido, los ratones xenocorticales se desempeñaron por encima del azar. No obstante, Pașca advirtió que se debe ser cauteloso antes de concluir que las neuronas humanas son las responsables directas de dicha conducta.
La meta central es utilizar este modelo para comprender la neurobiología humana. Una aplicación prevista es el estudio de la demencia frontotemporal, analizando la vulnerabilidad de las neuronas de von Economo. También se prevé su uso en el estudio de la epilepsia, para observar la actividad anormal de los circuitos, y en el autismo, para examinar cómo los cambios en los circuitos corticales provocan consecuencias conductuales.
Finalmente, el proyecto fue supervisado por especialistas en bioética de Stanford y un comité externo de juristas, neurocientíficos y representantes de pacientes. Se evaluó el sufrimiento animal y la posibilidad de que el tejido humano generara propiedades inesperadas. Pașca argumentó que existe un costo ético en no desarrollar modelos precisos, considerando que los trastornos neurológicos y psiquiátricos afectan a casi una de cada cinco personas en el mundo.
