Crean ‘minicerebros’ en laboratorio: avances en neurociencia

Algunos de los laboratorios más avanzados del mundo han dado un paso que podrían cambiar radicalmente la comprensión del cerebro humano. Se trata del cultivo de “organoides cerebrales”, conocidos popularmente como “minicerebros”. Estos son modelos tridimensionales creados a partir de células madre que están transformando la neurociencia.

Los minicerebros apenas alcanzan el tamaño de una lenteja. Sin embargo, representan un salto cualitativo frente a los métodos tradicionales de investigación que se basan en modelos animales. Estos fallan con frecuencia en replicar las enfermedades humanas. Los organoides cerebrales abren un amplio horizonte.

¿Qué son los minicerebros?

Los minicerebros son estructuras tridimensionales que imitan algunas de las características del cerebro humano. Se generan a partir de células madre, que tienen la capacidad de diferenciarse en diferentes tipos de células. A través de un proceso de cultivo, estas células madre se organizan y se desarrollan para formar un tejido que presenta algunas de las funciones y estructuras del cerebro real, aunque a una escala mucho más pequeña.

Desde su creación, los minicerebros han mostrado la capacidad de producir neuronas y otros tipos de células cerebrales, así como de formar conexiones sinápticas, lo que les permite simular algunos aspectos del funcionamiento cerebral. Esto abre un abanico de posibilidades para la investigación en neurociencia, ya que estos modelos pueden ser utilizados para estudiar el desarrollo del cerebro, la plasticidad neuronal y la función cognitiva.

Creación de ‘minicerebros’

La creación de organoides cerebrales es un proceso que combina biología celular e ingeniería de tejidos. Los científicos parten de células madre humanas, bien sean embrionarias o células adultas reprogramadas.

Estas células poseen la extraordinaria capacidad de diferenciarse en cualquier tipo celular del organismo. Esto es, de “convertirse” en cualquier tipo de célula, incluyendo las neuronas y células gliales que componen el cerebro.

A través de un cultivo cuidadosamente controlado, las células madre comienzan a auto-organizarse. De este modo, forman estructuras tridimensionales que reproducen los elementos clave del desarrollo cerebral temprano.

En el laboratorio de Mayo Clinic se crearon organoides específicos para estudiar la demencia con cuerpos de Lewy (DCL). Utilizaron células de pacientes afectados y de individuos sanos para hacer una comparación.

Lo más interesante fue que los organoides derivados de pacientes desarrollaron espontáneamente los característicos cuerpos de Lewy, que son el sello de esta enfermedad. Esta capacidad de replicar características específicas de trastornos humanos es precisamente lo que hace a estos modelos tan valiosos para la investigación.

Descubrimientos relevantes

El estudio de los minicerebros ha proporcionado información invaluable sobre los mecanismos de la DCL. Los investigadores comprobaron que los organoides reproducían fielmente las patologías observadas en los cerebros humanos postmortem.

Uno de los descubrimientos más importantes fue el de entender cómo una proteína llamada alfa-sinucleína, cuando se acumula de forma anormal, daña las mitocondrias, que son como las “baterías” de la célula. Estas estructuras son las encargadas de producir la energía que las células necesitan para funcionar.

Cuando las mitocondrias están afectadas, las neuronas pierden su fuente de energía, se debilitan y, con el tiempo, pueden morir. Este proceso ayuda a explicar por qué los pacientes con demencia con cuerpos de Lewy (DCL) van perdiendo progresivamente sus capacidades cognitivas y motoras.

Sin embargo, el aspecto más prometedor es su aplicación en el desarrollo de terapias. Los investigadores trataron los organoides “enfermos” con diversos compuestos experimentales. Así, identificaron una molécula que logró reducir el daño mitocondrial y mejorar significativamente la supervivencia neuronal. Esto podría acelerar enormemente el desarrollo de nuevos fármacos.

Ventajas y limitaciones

Las limitaciones de los modelos animales tradicionales en neurociencia son bien conocidas. Los organoides cerebrales superan muchas de estas limitaciones, pues derivan directamente de células humanas.

Entre sus principales ventajas destacan:

• Mayor precisión en el modelado de enfermedades humanas.
• Posibilidad de realizar estudios personalizados usando las células de pacientes específicos.
• Reducción en el uso de animales para la experimentación.
• Es una plataforma eficiente para hacer las pruebas preliminares de los nuevos fármacos.

Estas características los convierten en herramientas ideales para la medicina personalizada. Sin embargo, los organoides no dejan de ser modelos simplificados del cerebro humano, por lo cual también tienen limitaciones:

• No tienen un sistema circulatorio y esto limita su tamaño y supervivencia a largo plazo.
• No replican todas las conexiones y estructuras de un cerebro completo.
• Su desarrollo se detiene en etapas equivalentes a las de un cerebro fetal temprano.

Perspectivas

Un grupo de científicos chinos integró estos ‘minicerebros’ a sistemas robóticos y crearon interfaces cerebro-máquina sorprendentemente funcionales. Los organoides mostraron capacidad para procesar información y controlar movimientos básicos en los robots, mejorando su desempeño con la práctica.

Los investigadores buscan que estos minicerebros sean cada vez más completos y sofisticados. Por eso, surge una pregunta: ¿Podrían desarrollar alguna forma de conciencia rudimentaria? Es probable que así sea.

Implicaciones éticas

A medida que la tecnología avanza y los minicerebros se vuelven más complejos, surgen importantes cuestiones éticas. La creación de estructuras cerebrales que pueden mostrar actividad neuronal plantea interrogantes sobre la conciencia y la experiencia subjetiva. Aunque los minicerebros no poseen un sistema nervioso completo ni son capaces de experimentar dolor o emociones como lo haría un ser humano, es esencial que los científicos y la sociedad en general reflexionen sobre las implicaciones de su uso.

Las discusiones sobre la regulación y la supervisión de estas investigaciones son cada vez más relevantes, dado el rápido avance de la tecnología y su aplicación en la medicina.

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