Crecen y se conectan con éxito nódulos de neuronas humanas implantados en ratas

Los organoides desarrollaron filamentos de nuevas células, e incluso mostraron signos de actividad al aplicar luz a los ojos de la rata, indicación de que esos organoides se habían conectado a las neuronas del animal

En un experimento, implantaron «organoides» cerebrales diminutos en ratas, que son grupos de neuronas cultivadas a partir de células madre humanas.

La noticia proviene de Stat, y parece que dos equipos diferentes han logrado integrar las células del cerebro humano en los cerebros de las ratas.


Una suspensión de células madre en nitrógeno líquido

Los organoides comenzaron a estirar filamentos de nuevas células, e incluso mostraron signos de actividad cuando los investigadores aplicaron iluminación a los ojos de la rata, una señal de que estaban funcionalmente conectados a las neuronas propias de las ratas. Estos organoides, de un tamaño de unos 2 milímetros, sobrevivieron meses, y mostraron un extendido crecimiento de axones humanos hacia el interior del cerebro de la rata. Algunos axones crecieron hasta 1,5 milímetros, conectándose al corpus callosum, un bloque de neuronas que unen los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro.

Este un paso adelante en el nuevo campo de los organoides, una disciplina de rápido progreso, que utiliza porciones de tejido que crecen fuera del cuerpo, y que de alguna manera se parecen a nuestros propios órganos. Los investigadores están comenzando a usar organoides para realizar pruebas de partes del cuerpo humano que no podrían hacer en órganos que todavía están encerrados dentro de nosotros.

En el caso de los organoides cerebrales esto incluye estudios sobre el Alzheimer, microcefalia, abuso de sustancias y desarrollo cerebral.

Se han usado otros tipos de organoides para evaluar tratamientos contra el cáncer y nuevos tipos de medicamentos, estudiar trastornos genéticos y mucho más.





Cuestiones de ética

El trabajo de este grupo de investigadores, dirigidos por el Dr. Isaac Chen, un neurocirujano del la Universidad de Pennsilvania, ha generado debate. Él y sus colegas discutieron la ética de implantar organoides cerebrales humanos en ratas, incluso si los animales podrían volverse demasiado humanos. «Algo de lo que la gente predice aún es ciencia ficción», dijo. «En este momento, los organoides son tan crudos que probablemente disminuimos las funciones cerebrales de las ratas.

Los expertos en ética sostienen que el que «no sea un problema ahora» no significa «nunca será un problema». Una preocupación planteada por los implantes de organoides cerebrales humanos «es que la integración funcional [de los organoides] en el sistema nervioso central de los animales puede alterar en principio el comportamiento o las necesidades de los animales», dijo el bioético Jonathan Kimmelman de la Universidad McGill en Montreal. «La tarea, entonces, es monitorear cuidadosamente si ocurren tales alteraciones». Si el implante humano le da a un animal «mayor capacidad mental o mental», añadió, podría sufrir más.

¿Se sentiría como un humano atrapado en el cuerpo de un roedor? Debido a que los experimentos de Salk y Penn utilizaron roedores adultos, sus cerebros ya no se estaban desarrollando, a diferencia del caso de que los implantes se hubieran realizado con cerebros de roedores fetales. «Es difícil imaginar cómo podrían surgir capacidades cognitivas similares a las humanas, o conciencia, en tales circunstancias», dijo Kimmelman, refiriéndose a los implantes en un cerebro de roedores adultos. Chen estuvo de acuerdo: dijo que su experimento «conlleva menos riesgo de crear animales con mayor ‘poder cerebral’ de lo normal» porque el organoide humano entra en «una región específica de un cerebro ya desarrollado».

La creencia de que hablar de conciencia está fuera de tema, de hecho, es cuestión de debate. Un organoide necesitaría estar mucho más avanzado que lo que lo están hoy para experimentar conciencia, dijo Koch del Instituto Allen, debería incluir conexiones neurales densas, capas distintas y otra neuro-arquitectura. Pero si ocurren esos y otros avances, dijo, «entonces la pregunta es muy pertinente: ¿este trozo de corteza siente algo?»

Cuando se le preguntó si los organoides cerebrales pueden alcanzar la conciencia sin órganos sensoriales y otros medios de percibir el mundo, Koch dijo que experimentarían algo diferente a lo que hacen las personas y otros animales: «Surge la pregunta, ¿de qué estaría consciente?»

Muchos científicos que trabajan con organoides cerebrales creen que las estructuras siempre serán limitadas en complejidad porque no están conectadas al mundo exterior. «Esto no es un cerebro que crece en un plato», dijo Penn’s Song. «Somos lo que somos porque tenemos experiencias, y los organoides cerebrales no tienen entradas sensoriales».

Debido a la competencia, e incluso el secretismo en torno a la investigación de organoides cerebrales, varios líderes en el campo no sabían lo que otros habían logrado hasta que lo describió STAT. Contrariamente a la suposición de Song, por ejemplo, otro científico líder supuestamente ha conectado organoides cerebrales en una placa de Petri a las células de la retina, que perciben la luz, y por lo tanto producen visión.

«Es difícil saber el significado de eso», dijo un erudito con quien el científico discutió el trabajo de la retina. «¿Qué experiencia tiene el organoide, y cómo lo averiguaremos?»

Otro paso que promete producir organoides más grandes, y más cerebrales, es fusionar varios entre sí. En mayo, científicos dirigidos por Jürgen Knoblich del Instituto de Biotecnología Molecular de Viena, que dirigió la investigación original que creó organoides cerebrales 3-D, informaron la fusión de un organoide que imita la parte superior del cerebro anterior humano con uno que imita el fondo, y conectó neuronas que avanzan de uno a otro, un gran paso hacia lograr «complejas interacciones entre diferentes regiones del cerebro», informaron él y sus colegas.

Aun cuando los organoides cerebrales «se conectan como Legos», dijo Song, «todavía tenemos el problema con el tamaño»: sin un suministro de sangre, las estructuras no pueden crecer lo suficiente como para imitar un cerebro completamente desarrollado.

Pero esa barrera, también, es probable que caiga. En septiembre, George Church, de la Facultad de Medicina de Harvard (fue él quien retrasó el intento de administrarle a los organoides cerebrales un suministro de sangre) dijo en una pequeña reunión en el MIT que en su laboratorio había vascularizado organoides cerebrales. En contraste con los experimentos de Salk y Penn, que lograron eso a través del trasplante en cerebros de roedores, los organoides de Church están creciendo en platos de laboratorio. Él y sus colegas desarrollaron la vasculatura con células productoras de vasos sanguíneos (endoteliales). «Podemos generar organoides cerebrales con tejido endotelial integrado, este tejido forma tubos, y podemos inducir que estos tubos germinen» en el caldo de nutrientes en el que crecen los organoides cerebrales, dijo John Aach, genetista del laboratorio de Church.

«El siguiente paso es lograr que los fluidos fluyan a través de estos tubos», entregando oxígeno y nutrientes a los organoides y conectar los tubos a una bomba parecida a un corazón, dijo Aach. De lo contrario, «no puedes cultivarlos muy grandes y te verás obstaculizado al intentar que el organoide desarrolle tipos de células más maduras».

Fuente: STAT y otros medios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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