A PARTIR DE CÉLULAS MADRE CIENTÍFICOS CULTIVAN CEREBROS
A PARTIR DE CÉLULAS MADRE CIENTÍFICOS CULTIVAN CEREBROS
Científicos
han cultivado por primera vez cerebros humanos en miniatura a partir de
células de la piel en un laboratorio, como parte de un estudio sobre el
desarrollo del más complejo de nuestros órganos, fuente de la
creatividad y la conciencia humanas.
El
descubrimiento de que el cerebro humano continúa produciendo nuevas
neuronas en la edad adulta desafió un dogma importante en la
neurociencia. Fue en la década de los 60 del siglo pasado cuando el
neurobiólogo estadunidense Joseph Altman observó que se producían nuevas
neuronas en zonas concretas del cerebro de ratas adultas, descartando
que este proceso desapareciera tras el nacimiento como entonces se
creía. Pero su descubrimiento fue ignorado porque iba en contra de la
corriente imperante entonces en neurociencia.
publicado en : investigacion y desarrollo
Científicos
han cultivado por primera vez cerebros humanos en miniatura a partir de
células de la piel en un laboratorio, como parte de un estudio sobre el
desarrollo del más complejo de nuestros órganos, fuente de la
creatividad y la conciencia humanas.
Los minicerebros miden menos de cuatro milímetros en sentido
transversal, pero los investigadores afirman que equivalen en desarrollo
al cerebro de un feto humano de unas nueve semanas de gestación, e
incluso poseen la compleja estructura tridimensional de un verdadero
cerebro embrionario.
Intentos anteriores de hacer crecer tejido cerebral en el laboratorio se
han enfocado en cultivar neuronas en dos dimensiones en un plato plano
con nutrientes, pero el estudio más reciente empleó una gota de gel
nutriente como plataforma tridimensional, en la cual las células se
organizaron solas para formar el órgano en miniatura.
Los científicos han llamado organoides cerebrales a esos cerebros
primitivos. Han subrayado que las estructuras vivas están lejos de poder
ser descritas como verdaderos cerebros humanos, con potencial de tener
conciencia de sí mismos y del medio circundante, umbral de desarrollo
que sería éticamente incorrecto cruzar, advirtieron.
Tres o cuatro milímetros no parecen mucho, pero para quien está
acostumbrado a trabajar con un microscopio es un montón. Las zonas
cerebrales individuales que encontramos en nuestros organoides no
difieren mucho en tamaño de los órganos endógenos en esta etapa de
desarrollo, comentó Juergen Knoblich, del Instituto de Biotecnología
Molecular, en Viena.
Mucha complejidad
En absoluto, no es el objetivo de nuestro trabajo generar estructuras
cerebrales de orden superior. Para nosotros, el asunto no es hacerlas
más grandes; ya en este tamaño pueden tener mucha complejidad... este es
uno de esos casos en que el tamaño de veras no importa, añadió el
doctor Knoblich.
Los minicerebros fueron creados a partir de células de piel humana que
fueron convertidas en células troncales por medio de una técnica bien
establecida de ingeniería genética. De este modo se produjeron células
troncales pluripotentes inducidas (iPS, por sus siglas en inglés), que
luego fueron impulsadas por estimulantes químicos y nutrientes a
desarrollarse en células cerebrales maduras, las cuales se organizaron
solas en las estructuras rudimentarias de un cerebro embrionario, tales
como la corteza cerebral.
El doctor Knoblich indicó que los organoides ya han arrojado luz sobre
un trastorno llamado microcefalia, que es cuando el cerebro no alcanza
el tamaño correcto en la matriz, y también podría ayudar a investigar
padecimientos como autismo y esquizofrenia, los cuales involucran
disfunciones desconocidas en el desarrollo cerebral temprano.
En fechas recientes se han hecho numerosos intentos de modelar tejido
cerebral humano a partir de células humanas. Se ha generado un ojo, una
glándula pituitaria e incluso un hígado, pero hasta ahora el más
complejo de los órganos humanos, el cerebro, no ha sido susceptible a
esos cultivos, añadió Knoblich. Esta técnica nos permite estudiar los
rasgos específicamente humanos del desarrollo cerebral. Podemos analizar
la función de los genes individuales en un entorno humano. Hemos podido
modelar una enfermedad, la microcefalia, pero nos gustaría avanzar
hacia trastornos más comunes, como la esquizofrenia y el autismo,
expresó.
Hasta ahora se han realizado pruebas de fármacos en modelos animales y
células humanas aisladas. Estos modelos de cultivos orgánicos ofrecen la
posibilidad de probar medicamentos directamente, sin experimentos con
animales, para obtener resultados mejor informados, añadió.
El estudio, publicado en la revista Nature, mostró que es posible
convertir células de la piel en una forma especializada de tejido
embrionario llamada neuroectodermo, que produce todos los componentes
del cerebro y el sistema nervioso. Los organoides de un paciente de
microcefalia no pudieron crecer tan rápido como otros, pero esto se
puede corregir remplazando un gen defectuoso que causa el trastorno,
mostró el estudio.
Andrew Jackson, de la Unidad de Genética Humana del Consejo de
Investigación Médica, en Edimburgo, quien colaboró con el doctor
Knoblich, dijo que los organoides cerebrales proporcionan una nueva
forma de estudiar el cerebro humano, la estructura más compleja
conocida, con aproximadamente 100 mil millones de neuronas y muchas
veces ese número de conexiones cerebrales.
Poder generar tejido de tal complejidad en un cultivo de células es un
avance significativo para el estudio de la enfermedad humana en el
laboratorio, afirmó.
Oliver Brustle, experto en células troncales de la Universidad de Bonn,
comentó: Estas estructuras no son sólo peculiares artefactos de
laboratorio... los organoides recrean los primeros pasos en la formación
de la corteza cerebral humana, y por tanto se prestan a estudios del
desarrollo cerebral y de los trastornos del desarrollo neural.
Fuente: La Jornada en línea
¿PARA QUÉ SIRVEN LAS NEURONAS NUEVAS EN NUESTRO CEREBRO?
El
descubrimiento de que el cerebro humano continúa produciendo nuevas
neuronas en la edad adulta desafió un dogma importante en la
neurociencia. Fue en la década de los 60 del siglo pasado cuando el
neurobiólogo estadunidense Joseph Altman observó que se producían nuevas
neuronas en zonas concretas del cerebro de ratas adultas, descartando
que este proceso desapareciera tras el nacimiento como entonces se
creía. Pero su descubrimiento fue ignorado porque iba en contra de la
corriente imperante entonces en neurociencia.
Los neurocientíficos más ilustres de la época trataron de comprobar la
observación de Altman, aunque sin éxito. Una de las razones por las que
posiblemente no consiguieron ver las neuronas recién nacidas
(neurogénesis) fue porque las buscaban en el cerebro de animales de
laboratorio que estaban confinados en jaulas, en condiciones
estresantes, sin actividad física ni actividades gratificantes. Y hoy se
sabe que esas condiciones reducen drásticamente la neurogénesis.
Como un moderno Galileo, Altman tuvo que dejar de lado su observación a
regañadientes. Y sin embargo, hay neurogénesis, podría haber proclamado
por lo bajo, como se cuenta que hizo Galileo cuando le obligaron a
afirmar que la Tierra estaba fija en el espacio (Y sin embargo, se
mueve). En efecto, en el cerebro adulto de mamíferos, incluido el
humano, nacen nuevas neuronas en zonas muy concretas, como después se
comprobó: el bulbo olfatorio y el hipocampo, una región del cerebro que
juega un papel importante en la memoria y el aprendizaje.
En 2011 Robert Altman recibió el premio Príncipe de Asturias de
Investigación, medio siglo después de aquel descubrimiento. Sin embargo,
el papel de esas “polémicas” neuronas en el comportamiento y la
cognición todavía no está claro, como recuerda un artículo de opinión
publicado en la revista “Trends in Cognitive Sciences”, Maya Opendak y
Elizabeth Gould, de la Universidad de Princeton, que repasan los
factores ambientales que influyen en el nacimiento de nuevas neuronas.
Las autoras discuten cómo el nacimiento de esas neuronas puede ayudar a
los animales y los seres humanos a adaptarse a su entorno en un mundo
complejo y cambiante. Lo que sí se sabe es que las experiencias
estresantes y la falta de sueño, reducen el número de nuevas neuronas en
el hipocampo. Por el contrario, el ejercicio físico, las experiencias
novedosas y gratificantes tienden a aumentar la producción.
Paralelamente, la tasa de nacimiento de nuevas neuronas en la edad
adulta puede tener importantes consecuencias conductuales y cognitivas.
La supresión de la neurogénesis inducida por el estrés se ha asociado
con un rendimiento deficitario en tareas cognitivas dependiente del
hipocampo, como el aprendizaje espacial y la memoria.
Gould y sus colaboradores han propuesto recientemente que la disminución
de la neurogénesis inducida por el estrés puede tener también una
función adaptativa al mejorar las posibilidades de supervivencia
mediante el aumento de la ansiedad y la inhibición de la exploración,
para priorizar la seguridad y el comportamiento de evitación, a expensas
de un rendimiento óptimo en las tareas cognitivas. Por otro lado, los
aumentos de la neurogénesis inducidos por la recompensa pueden reducir
la ansiedad y facilitar la exploración y el aprendizaje, que conduce a
un mayor éxito reproductivo.
Sin embargo, cuando las experiencias aversivas superan en número a los
gratificantes, tanto en cantidad como en intensidad, el sistema puede
llegar a un punto de ruptura y producir un resultado de mala adaptación.
Por ejemplo, el estrés repetido produce una reducción en el nacimiento
de nuevas neuronas y, en última instancia, la aparición de una mayor
ansiedad y síntomas depresivos.
Y es que la neurogénesis es un elemento fundamental del sistema
hipocampal para ejercer sus funciones, incluyendo aprendizaje y memoria,
ansiedad, y regulación del estrés, así como la última en descubrirse,
denominada separación de patrones, que nos permite distinguir dos
recuerdos muy parecidos, explica José Luis Trejo, que dirige el Grupo de
Neurogénesis del Individuo Adulto en el Instituto Cajal del CSIC en
Madrid.
Neuronas especiales
“El valor añadido de la neurogénesis adulta es que las nuevas neuronas
tienen propiedades electrofisiológicas especiales, distintas de las de
las neuronas maduras, lo que confiere al sistema una capacidad de
adaptación, o plasticidad, extra que responde a la actividad y a la
experiencia”, señala.
Otro aspecto que se discute aún es “el significado adaptativo de los
incrementos y disminuciones del número de nuevas neuronas, en el
contexto de mayor o menor flexibilidad conductual, y cómo estas neuronas
sirven el propósito de modular la respuesta individual a un entorno
rápidamente cambiante y retador, como es el del medio natural”, añade
Trejo.
Igual que la confirmación de la neurogénesis se vio dificultada por las
condiciones de laboratorio, y aunque estas han mejorado mucho desde
entonces, en la actualidad se plantea que pueden ser aún demasiado
artificiales para abordar con precisión la neurogénesis adulta.
José Luis Trejo explica que se trata de “un aspecto muy novedoso en una
revisión de este tipo, la comparación entre la situación experimental en
el laboratorio con lo poco que se sabe de la situación en condiciones
naturales. Se defiende la idea de que los protocolos conductuales
experimentales que usamos en los laboratorios han estado bien, pero
ahora se necesita implementar nuevos protocolos más etológicos o
naturalísticos con objeto de aprender el papel real de la neurogénesis
adulta en la experiencia individual en la naturaleza. Estos protocolos
deberían recrear las condiciones naturales de vida, incluyendo por
ejemplo, la dominancia jerárquica”.
Fuente: ABC España / Pilar Quijada
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