Estudiar el cerebro humano tiene una dificultad evidente: no es posible observar directamente cómo cambia el tejido de una persona durante años mientras se desarrolla. Los animales de laboratorio ofrecen respuestas parciales, pero nuestro cerebro tiene características propias y tarda cerca de dos décadas en alcanzar su madurez completa.
Un equipo dirigido por Paola Arlotta, de la Universidad de Harvard, acaba de ampliar considerablemente esa ventana de observación. El trabajo, publicado en Nature, describe un método capaz de mantener organoides cerebrales humanos vivos y en desarrollo durante hasta cinco años, mucho más tiempo que los modelos utilizados hasta ahora.
Estos “minicerebros” no tienen la forma ni la complejidad de un cerebro completo. Son estructuras cultivadas a partir de células humanas que reproducen determinados tipos celulares, patrones de actividad genética y etapas de organización cerebral. Su principal valor reside precisamente en permitir estudiar procesos que serían prácticamente inaccesibles dentro de una persona viva.
El gran avance está en conseguir que el tiempo siga pasando
Hasta ahora, los organoides cerebrales permitían reproducir principalmente fases tempranas, equivalentes a etapas embrionarias o a los primeros meses de desarrollo. Con el tiempo, las células más delicadas, especialmente las neuronas, comenzaban a deteriorarse.
El nuevo sistema de cultivo consigue que esas neuronas continúen madurando durante años. Y lo más llamativo es que el reloj biológico de las células parece seguir avanzando a una velocidad comparable a la del cerebro humano real.
Los investigadores analizaron marcas epigenéticas, modificaciones químicas que se acumulan en el ADN con el paso del tiempo, y comprobaron que los organoides conservaban una cronología propia de nuestra especie.
Esto significa que un organoide cultivado durante dos años puede reproducir determinadas características celulares y genéticas propias de un cerebro humano en una etapa temporal similar.
Las células jóvenes consiguieron “acelerar” a las maduras
Otro experimento produjo un resultado especialmente llamativo. Los científicos combinaron dentro de un mismo organoide células cerebrales jóvenes con otras que llevaban mucho más tiempo desarrollándose.
Al interactuar con las células jóvenes, algunas de las maduras parecieron saltarse etapas intermedias y comenzaron a generar neuronas mucho más rápido de lo esperado. En apenas dos semanas produjeron tipos celulares que normalmente habrían necesitado meses para aparecer.
Noelia Antón-Bolaños, coautora del estudio, plantea que comprender qué señales transmiten las células jóvenes podría abrir nuevas líneas de investigación. Si en el futuro se consiguiera identificar ese conjunto de señales, podría ser posible explorar maneras de estimular la generación neuronal con mayor rapidez.
Por ahora, se trata de una posibilidad todavía especulativa, no de una terapia disponible.
Una herramienta para estudiar enfermedades antes de los síntomas
El verdadero potencial de mantener estos modelos durante años aparece al estudiar enfermedades que se manifiestan tarde pero comienzan mucho antes a nivel celular.
La enfermedad de Huntington es uno de los ejemplos mencionados por los investigadores. Una persona puede nacer con la mutación genética responsable y no presentar síntomas hasta la edad adulta. Con los organoides de larga duración, los científicos pueden observar qué cambios aparecen durante etapas tempranas del desarrollo, mucho antes de que la enfermedad sea visible clínicamente.
Lo mismo podría resultar útil para determinadas epilepsias, trastornos psiquiátricos y otras enfermedades neurodegenerativas.
El equipo ha analizado más de 424.000 células procedentes de 110 organoides y pondrá los datos a disposición de la comunidad científica.
Estos minicerebros siguen estando muy lejos de reproducir toda la complejidad de un cerebro humano. Pero el avance resuelve una limitación fundamental: por primera vez, los investigadores pueden observar cómo un modelo cerebral humano continúa envejeciendo y desarrollándose durante años dentro del laboratorio.
