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En un laboratorio de California, Estados Unidos, los ratones corretean por sus jaulas, como lo hacen los ratones. Pero dentro de sus cerebros hay millones de neuronas humanas en funcionamiento.
Investigadores de la Universidad de Stanford han implantado células humanas cultivadas en laboratorio en ratones genéticamente modificados para que carezcan de partes de su cerebro, incluida la corteza cerebral, la región externa que desempeña un papel importante en la percepción, el movimiento, la toma de decisiones y la atención.
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Según un estudio publicado en Nature, estos llamados "ratones extraterrestres corticales" pueden ofrecer una nueva forma de estudiar los circuitos neuronales y los trastornos cerebrales como la esquizofrenia, la parálisis cerebral y la demencia.
Poner tejido cerebral humano dentro de un animal suena como algo sacado del Frankenstein de Mary Shelley, pero ¿qué tan “humanos” son realmente estos ratones? ¿Y qué han encontrado los investigadores?
Esto es lo que sabemos.
¿Cómo funcionó el experimento?
Los investigadores modificaron genéticamente a los ratones para que nacieran y crecieran sin la mayor parte de la corteza cerebral y el hipocampo vecino, que son necesarios para el movimiento, el aprendizaje y la memoria.
Cuando los animales tenían dos días de edad, los investigadores inyectaron "organoides" humanos en los espacios vacíos. Los organoides son masas en miniatura de células cultivadas en un laboratorio a partir de células madre o tejido tumoral que imitan órganos humanos reales. Cada uno fue cultivado a partir de células madre de donantes sanos y contiene alrededor de 100.000 células humanas.
En total, los investigadores eliminaron alrededor de 14 millones de neuronas de ratón y agregaron alrededor de 4 millones de neuronas humanas.
Esto no es lo mismo que un trasplante de cerebro y los animales no son “ratones que piensan como humanos”, subrayaron los investigadores.
Probaron los trasplantes en 29 ratones y funcionaron en 25 de ellos.
¿Qué pasó con los ratones?
En tres meses, el tejido humano había crecido aproximadamente cinco veces más dentro del cerebro de los ratones, se conectó a su suministro de sangre y llenó más del 90 por ciento de las cavidades.
Los ratones con "corteza alienígena" caminaban y vocalizaban normalmente, a pesar de que el tejido humano constituía aproximadamente la mitad de su volumen cerebral.
Sin embargo, en una prueba de laberinto, los ratones sin tejido humano implantado seguían perdiéndose, mientras que aquellos con células humanas obtuvieron mejores resultados, lo que sugiere que el tejido humano contribuía a la cognición.
Inesperadamente, parte del tejido se convirtió en neuronas de von Economo, que son células largas y raras que normalmente no se encuentran en los ratones y son casi imposibles de producir en un laboratorio. Se encuentran en animales muy sociales como humanos, simios, ballenas y elefantes.
El experimento también podría ayudar a explicar la parálisis cerebral.
Mientras que los bebés humanos pueden sufrir falta de oxígeno como resultado de complicaciones más frecuentes durante partos mucho más largos y complicados, los bebés de ratones rara vez sufren, lo que ha hecho que la enfermedad sea difícil de estudiar en roedores.
Cuando los ratones modificados en este caso fueron expuestos a niveles bajos de oxígeno, mostraron daño cerebral, alteración de la marcha y mala coordinación de las extremidades.
¿Por qué poner neuronas humanas en un ratón?
Las enfermedades del cerebro humano se encuentran entre las condiciones más difíciles de estudiar. El cerebro contiene alrededor de 86 mil millones de células nerviosas unidas por billones de conexiones. Las barreras éticas y de seguridad, junto con la alta complejidad biológica del cerebro, limitan el acceso al tejido cerebral humano vivo.
En cambio, los científicos han pasado años cultivando “organoides”: pequeños grupos de células nerviosas humanas cultivadas en un laboratorio. Pero no son sesos en un plato. Carecen de las conexiones, las entradas y el entorno de un cerebro vivo.
Sergiu Pasca, autor principal del artículo de investigación y profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento en la Universidad de Stanford, dijo que esto tiene el potencial de brindar a los investigadores una visión sin precedentes del cerebro humano.
"Durante las últimas dos décadas, ha habido una búsqueda para intentar construir modelos del cerebro humano fuera del cuerpo humano", dijo.
"Esto no reemplazará todos los modelos que teníamos antes, pero nos brindará acceso a otros aspectos de la función del cerebro humano que de otra manera serían muy difíciles de estudiar".
¿Cuáles son las preocupaciones éticas?
A medida que avanza la investigación sobre los organoides cerebrales, también lo hacen las exigencias de regulaciones y supervisión claras, dadas las delicadas cuestiones éticas que plantean estas tecnologías.
Estas preguntas se centran en la posibilidad de que grupos de células y cerebros crecidos fuera del cuerpo de sus dueños posean la capacidad de sensación o conciencia, y si esto puede verificarse científicamente.
Los investigadores detuvieron los experimentos cuando las células nerviosas humanas implantadas en los cerebros de los ratones tenían seis meses, antes de que pudieran formar más conexiones neuronales con los cerebros de los animales y antes de que apareciera cualquier signo de conciencia.
John Evans, profesor de sociología de la Universidad de California en San Diego, que no participó en el estudio, dijo que este experimento en sí mismo no plantea cuestiones éticas importantes, pero proporciona evidencia de que se podrían crear otros animales que podrían plantear preocupaciones éticas más serias.
Establecer límites claros para esta investigación sigue siendo un desafío.
Según Evans, el problema radica en la falta de puntos de parada claros en el camino gradual que podría tomar la investigación desde ratones hasta primates no humanos.
Por ello, sugirió que por el momento los investigadores no deberían ir más allá de los roedores, para evitar la creación de organismos neurohíbridos que combinen características humanas y animales y que podrían provocar una controversia ética.
