Creados microcerebros humanos a partir de c¨¦lulas madre

La tecnolog¨ªa de las c¨¦lulas madre nos tiene curados de espanto en los ¨²ltimos a?os con la generaci¨®n en el laboratorio de intestinos, pituitarias, retinas humanas y hasta hamburguesas de vacuno listas para su consumo. La l¨ªnea roja era hasta ahora el cerebro, el ¨®rgano que nos permite pensar, sentir y reconocernos en un espejo como un yo autoconsciente, y la estructura m¨¢s compleja de la que tenemos constancia en este universo de proporciones inimaginables. Madeline Lancaster, Juergen Knoblich y sus colegas del Instituto de Biotecnolog¨ªa Molecular de Viena se saltan ahora esa frontera al cultivar en el laboratorio unos minicerebros humanos, u organoides cerebrales del tama?o de un guisante que desarrollan espont¨¢neamente las estructuras y capas neuronales del c¨®rtex, la sede de la mente humana. ?Puede crearse una mente en el tubo de ensayo?

Los ¡®cerebroides¡¯ se han mantenido vivos de momento durante 10 meses

La respuesta es: a¨²n no. Los cient¨ªficos de Viena ni siquiera admiten estar intentando nada parecido. Su intenci¨®n es construir un sistema modelo del cerebro humano que permita estudiar con una precisi¨®n sin precedentes su proceso de desarrollo en el feto, y tambi¨¦n los fundamentos de las enfermedades neurol¨®gicas. De hecho, en el trabajo que presentan en el art¨ªculo principal de Nature no solo demuestran la generaci¨®n de minicerebros a partir de c¨¦lulas madre embrionarias humanas, sino tambi¨¦n la de minicerebros enfermos, obtenidos de c¨¦lulas madre iPS ¡ªo reprogramadas¡ª de pacientes de microcefalia, una dolencia hereditaria que devuelve el cerebro humano al tama?o del de un australopiteco o un chimpanc¨¦. Y lo que ocurre en esos organoides ofrece una clave importante de las causas profundas de esa enfermedad.

Aunque Lancaster, Knoblich y sus colegas han tenido que poner a punto muchas condiciones experimentales ¡ªmedios de cultivo, factores de crecimiento, rotaci¨®n de los biorreactores¡ª, la verdadera clave de su ¨¦xito est¨¢ en la asombrosa capacidad de autoorganizaci¨®n de las c¨¦lulas humanas en desarrollo. En un sentido profundo, las c¨¦lulas madre de su experimento han logrado hacer un minicerebro humano porque eso es exactamente lo que hacen durante el desarrollo normal. El truco es enga?arlas para que crean que se hallan en su entorno natural, y no en el tubo de ensayo en el que est¨¢n.

La idea de cultivar cerebros a partir de c¨¦lulas madre no es una genialidad de los investigadores de Viena, sino que ha ido cristalizando gradualmente durante el ¨²ltimo lustro. Ya en 2008 otros laboratorios mostraron, trabajando con c¨¦lulas madre de rat¨®n, que las c¨¦lulas madre embrionarias maduradas en placas de cultivo eran capaces de generar por s¨ª solas una serie de ondas de neuronas, en un proceso similar al que ocurre durante el desarrollo del c¨®rtex cerebral de los mam¨ªferos. Trabajos posteriores obtuvieron evidencias de que las c¨¦lulas madre pod¨ªan agregarse en suspensi¨®n y autoorganizarse en estratos conc¨¦ntricos similares a las seis capas que forman el c¨®rtex humano, la arrugada y fea estructura m¨¢s exterior del cerebro que fue premonitoriamente descrita por Cajal y constituye la sede de nuestra mente.

Pero los cient¨ªficos de Viena han ido ahora mucho m¨¢s all¨¢. Sus organoides cerebrales crecen ordenadamente hasta alcanzar los cuatro mil¨ªmetros de di¨¢metro ¡ªsubir de ah¨ª no es posible sin un sistema circulatorio que alimente de ox¨ªgeno al tejido¡ª y pueden mantenerse en un reactor de forma aparentemente indefinida: 10 meses por ahora, pero qui¨¦n sabe cu¨¢nto m¨¢s. Los organoides presentan una cavidad interna similar a los ventr¨ªculos del cerebro que transportan el fluido cerebroespinal, y tambi¨¦n estructuras similares a los plexos coroideos que generan ese fluido. Los tejidos que rodean ese ventr¨ªculo parecen diferenciarse, seg¨²n todas las evidencias anat¨®micas y moleculares, en las distintas ¨¢reas anteriores, medias y posteriores t¨ªpicas del cerebro normal en desarrollo.

?Puede generarse una mente en un tubo de ensayo? Todav¨ªa no

Casi todo lo que se sabe sobre la biolog¨ªa humana se ha inferido investigando sistemas modelo mucho m¨¢s accesibles a la experimentaci¨®n, como levaduras, gusanos, moscas y ratones. Una de las mayores sorpresas que ha deparado la gen¨®mica contempor¨¢nea, por ejemplo, es que la lista de genes de los ratones y los humanos son virtualmente id¨¦nticas. Si en algo nos distinguimos de un rat¨®n, sin embargo, es precisamente en el tama?o del c¨®rtex cerebral, y este es uno de los grandes problemas a los que se enfrenta el estudio de los fundamentos biol¨®gicos de las enfermedades neurol¨®gicas.

Un buen ejemplo es la microcefalia, una enfermedad gen¨¦tica ¡ªo un conjunto de ellas, puesto que se conocen mutaciones en cinco genes distintos que conducen a esta malformaci¨®n¡ª que devuelve el cerebro humano al tama?o del de un australopiteco: en cierto sentido, una regresi¨®n evolutiva a los bosques africanos de hace cuatro millones de a?os.

Otro de los chocantes logros de Lancaster y sus colegas es que, partiendo de c¨¦lulas madre reprogramadas a partir de c¨¦lulas de pacientes de microcefalia, han conseguido desarrollar organoides cerebrales que pueden suplir esa carencia y funcionar como modelos de esa malformaci¨®n. Seg¨²n sus datos, la microcefalia se debe a que las c¨¦lulas precursoras de las neuronas se diferencian demasiado pronto como neuronas propiamente dichas, en lugar de seguir proliferando para multiplicar exponencialmente el tama?o del c¨®rtex. Es solo el principio de lo que promete convertirse en una l¨ªnea de investigaci¨®n radicalmente nueva.

?Puede crearse una mente en el tubo de ensayo? La respuesta es que todav¨ªa no. Pero el ¨¦nfasis parece estar hoy en la palabra todav¨ªa.