Implantan células cerebrales humanas en el cerebro de ratas jóvenes, como parte de un estudio sobre el desarrollo del cerebro humano.

Hace algunos años, este experimento actualmente realizado con rigor científico, hubiera sido tomado como un cuento asociado a la ciencia ficción o a las historias de terror ideadas en el siglo Diecinueve. La novela clásica en este tenor, es la que da vida al legendario monstruo Frankenstein y es una creación de la escritora,​ dramaturga, ensayista y biógrafa María Godwin (conocida como Shelley, el apellido tomado de su esposo Percy) (1797 - 1851), la publicó en el año 1818. La criatura de Frankenstein se ha interpretado como un símbolo del pensamiento revolucionario que recorría Europa en la década de 1790, pero que se había esfumado en gran medida para el tiempo en que Shelley escribió la novela. Como seguramente recuerdas, la historia trata, de forma alegórica, muy diversos y complejos temas, entre los que destacan: La rivalidad de la raza humana con Dios, la moral científica, la responsabilidad del creador sobre su obra, el miedo a que el hombre se vea superado y traicionado por la tecnología que el mismo a creado y la dificultad de integrar en la sociedad aquello que es diferente. Eso es motivo para su vigente popularidad y muy extensa difusión, de tal forma que ha sido utilizada para recrearle en diversas películas y generarse nuevos argumentos fundamentados en esa novela, por lo que  ya es todo un clásico.

Es entonces, que en este siglo, se han superado algunos viejos paradigmas y se llevan a cabo experimentos, que buscan resultados siguiendo nuevos caminos, sustentados en el avance de la ciencia y la tecnología. Ello se observa en un estudio, cuyo resumen fue publicado el viernes 14 de octubre en la revista "Nature".

Se realizó un implante de células humanas en el cerebro de ratas con la intención de llevar a cabo estudios sobre trastornos siquíatricos. Un equipo de científicos trasplantaron células humanas a cerebros de ratas jóvenes, donde crecieron y formaron conexiones.

Fotografía l Órgano de una de las ratas que participan en el trabajo. Se utilizó una proteína fluorescente para resaltar los tejidos trasplantados. Tomada de La Jornada.

Esto forma parte de un estudio sobre el desarrollo del cerebro humano y las enfermedades que afectan al más complejo de los órganos, el que nos hace lo que somos y está envuelto en misterios. El autor principal de un artículo, que es estudiante pos doctoral en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, Sergiu Pasca, y Bonnie Uytengsu quién es la Directora Familiar de Stanford Brain Organogenesis, coincidieron al describir el trabajo: “Probablemente, trastornos como el autismo y la esquizofrenia son exclusivamente humanos, pero, por cierto, el cerebro de las personas no ha sido muy accesible”.

Se puntualizó un hecho importante y es que los métodos que no requieren extraer tejido del cerebro humano son las vías más prometedoras para abordar estas condiciones. Por ello es que el equipo creó “organoides” cerebrales, es decir, pequeñas estructuras similares a los órganos humanos. Ya en otros estudios realizados con anterioridad, los científicos han hecho “organoides” de: hígados, riñones, próstatas o partes cruciales de éstos.

Para este estudio fueron científicos de la Universidad de Stanford los encargados de fabricar los “organoides” cerebrales, para lo cual, trasformaron células de la piel humana en células madres y las manipularon para que se convirtieran en células cerebrales de diversos tipos, las cuales se multiplicaron para formar  similares a la corteza cerebral, que es la capa exterior del órgano humano, que se conoce es el asiento de desarrollo de funciones cruciales como la memoria, el pensamiento, el aprendizaje, el razonamiento y las emociones.

Después, estos científicos trasplantaron dichos “organoides” en ratas, muy jóvenes, de dos a tres días de edad, debido a que en esa etapa las conexiones todavía están en proceso de formación. Entonces fue que estos crecieron hasta ocupar un tercio del hemisferio del cerebro de la rata donde fueron implantados. Las neuronas de los organoides formaron conexiones funcionales con los circuitos del órgano.

Representación de un "Cerebro Hibrido", Rata - Humano. Tomada de Actualidad. rt. com.

Se sabe que esta práctica no es utilizada por primera vez, anteriormente en otros trabajos ya se habían implantado células humanas en roedores, pero generalmente en ratones adultos. Pasca, quién es Profesor de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento en la Facultad de Medicina de Stanford, sostuvo que es la primera vez que se implantan estos "organoides" en cerebros de ratas jóvenes específicamente con el objetivo de crear circuitos cerebrales y lo expresó de la siguiente manera: “Tenemos ahora, los circuitos cerebrales humanos más desarrollados que se hayan logrado a partir de células de la piel humana y una demostración de que las neuronas implantadas pueden modificar la conducta de un animal”.

El trasplante de células cerebrales humanas en ratas, llamados xenoinjertos, y quimeras neurales prometen una visión más profunda del cerebro humano y nuevos tratamientos para enfermedades cerebrales, definitivamente un trabajo de investigación de alto impacto.

Para estudiar un empleo práctico de este método, los científicos implantaron "organoides" en los dos hemisferios del cerebro de una rata: uno generado de las células de una persona sana y el otro de las células de una persona afectada por el Síndrome de Timothy, trastorno genético extremadamente raro, que se manifiesta con síntomas asociado con problemas cardiacos, como arritmias y trastornos asociados al "espectro del autismo". 

Cinco o seis meses después, vieron los efectos de la enfermedad sobre la actividad de las neuronas. Se advirtieron diferencias entre la actividad eléctrica de ambos hemisferios, las células nerviosas del paciente con Síndrome de Timothy eran mucho más pequeñas y no generaban tantas extensiones que reciben información de neuronas vecinas.

Los científicos trasplantaron células cerebrales humanas a las ratas y como las células del cerebro humano maduran más lento que las células de las ratas, los "organoides" tardaron más de seis meses para integrarse completamente en los cerebros de las ratas. Al examinar los cerebros de los animales, vieron que la integración había sido exitosa. «Fue casi como agregar otro transistor a un circuito», dijo Pasca.

Paola Arlotta, bióloga molecular de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, está entusiasmada con los resultados: “Es un paso importante para permitir que los organoides nos digan propiedades más complejas del cerebro. Aunque el procedimiento de trasplante probablemente aún sea demasiado costoso y complejo para convertirse en una herramienta de investigación estándar. El próximo paso será averiguar cómo las neuronas humanas individuales, no solo los "organoides" completamente desarrollados, se integran en el cerebro de la rata.

Los investigadores describen cómo modificaron genéticamente las neuronas de los "organoides" para que se dispararan cuando se estimulaban con la luz de un cable de fibra óptica incrustado en el cerebro de las ratas, complementariamente se entrenó a las ratas para que lamieran un pico para recibir agua mientras la luz estaba encendida, y posteriormente, cuando los investigadores iluminaron los cerebros híbridos, se pidió a las ratas que lamieran el pico, ello significó que las células humanas se habían integrado lo suficientemente bien como para ayudar a impulsar el comportamiento de los animales. Además, se indicó en el informe, que cuando los investigadores pincharon los bigotes de las ratas, encontraron que las células humanas en la corteza sensorial se activaron en respuesta. Lo que sugiere que las células pudieron captar información sensorial.

Representación artística de Autismo. Tomada de Orientación Psicológica. es.

Estos investigadores, cuyo estudio recibió subsidios gubernamentales desde los Institutos Nacionales de Salud, dijeron que podían hacer la misma clase de experimentos con organoides de células de pacientes con trastornos como el autismo y la esquizofrenia y ver cómo afectan el cerebro.

Y se han generado reacciones al respecto, veamos lo que se escribe al respecto: Un desafío crucial para la ciencia es entender y encontrar soluciones a las complejas enfermedades cerebrales. Incluidas las neurodegenerativas como el Alzheimer y Parkinson y, una decena de patologías y trastornos que afectan a millones de personas en el mundo. Las herramientas para estudiar los vericuetos de ese órgano rector son limitadas. Tradicionalmente se emplean ratas en las fases de experimentación, pero sus cerebros son diferentes al de los humanos, implantar células cerebrales humanas en ratas supone un paso controversial: entusiasta y preocupante. Entonces, un grupo de científicos dio ese paso. Las enfermedades del cerebro son la principal causa de morbilidad en el mundo, las denominadas "enfermedades psiquiátricas" incurren en costos de más de doscientos mil millones de dólares anuales en Estados Unidos y hasta los dos y medio billones de dólares en el mundo. Los tratamientos a menudo son parcialmente efectivos o, simplemente, no los hay por las dificultades prácticas y éticas de estudiar el cerebro humano. Un órgano que posee casi cien mil millones de neuronas interconectadas por billones de conexiones en circuitos intrincados que pueden contener grandes cantidades de información.

Fotografía de manos afectadas por sindactilia, síntoma del Síndrome de Thimoty. Tomada de Ecured. cu.

Por otra parte se conoció la opinión de Rusty Gage, neurocientífico del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, quién expresó estar contento con los resultados obtenidos por el equipo de Pasca, y añadió: “Tenemos desafíos, pero creo que el procedimiento de trasplante será una herramienta valiosa”.

Se sabe que en el año 2018, su equipo de investigadores científicos, compuesto entre otros, por el doctor, ex becario postdoctoral Omer Revah, la doctora, y científica de Investigación Básica de la Vida Felicity Gore, y el doctor, residente de psiquiatría y becario postdoctoral Kevin Kelley, quienes comparten la autoría principal del estudio, descubrieron que los "organoides" de cerebro humano trasplantados podían integrarse en el cerebro de ratones adultos, sin embargo, los ratones no viven tanto como las ratas, y concluyó Rusty Gage: "Pasca y sus colegas esperaban que debido a que los cerebros de las crías de ratas recién nacidas son más plásticos que los de los animales adultos, podrían recibir mejor las nuevas células".

Flora Vaccarino, científica que no participó del estudio, actualmente en la Universidad de Yale, que antes cultivó aglomeraciones de corteza cerebral con ADN de personas con autismo, destacó que: "Este estudio amplía el campo, es impresionante lo que hacen respecto de lo que estas células pueden mostrarnos con su desarrollo… en la rata”.

Entrando en detalle sobre el Síndrome de Timothy: Se conoce que se han documentado treinta casos a nivel mundial, lo que confirma su rareza; en ellos se ha detectado la presencia del llamado Síndrome del "QT largo" (SQTL), el ciclo denominado "QT" es el tiempo transcurrido entre las emisiones de las ondas cardiacas: entre el comienzo de la onda "Q" y el final de la onda "T", dicho síndrome es una anormalidad estructural en los canales de potasio y sodio del corazón, que predispone a las personas afectadas a padecer "taquicardias" o "arritmias", las que pueden conducir a pérdidas de conciencia, a "parada cardíaca", e incluso la muerte. Su pronóstico es muy malo, pues se conoce del fallecimiento de los enfermos durante los primeros tres años de vida. Es hereditaria de forma autosómica dominante. En el caso del "tipo 1" (LQT1) calificado como "clásico", ha sido mapeado en el cromosoma once, la mutación conduce a serios defectos estructurales en los canales de potasio que no permiten la transmisión del impulso eléctrico a través del corazón. Otras manifestaciones consisten en trastornos del comportamiento similares al "autismo", con dificultad muy importante para la comunicación, se cree que la causa es una deficiente conexión entre diferentes grupos de  neuronas cerebrales. También suele existir fusión entre dos o más dedos de manos o pies (sindactilia), malformaciones de la cara con tabique nasal aplanado y orejas de implantación baja, calvicie, déficit de inmunidad, infecciones frecuentes, crisis de hipoglucemia y temperatura corporal por debajo de lo normal (hipotermia). Existe un segundo subtipo , llamado "subtipo II", que se caracteriza por no presentar sindactilia, pero la afectación cardíaca es más grave, con prolongación del intervalo "QT" severa, lo cual causa arritmias mortales y en ocasiones la muerte súbita del paciente afectado. Por otro lado, en cuanto a:

Los "Trastornos del Espectro Autista" (TEA) son discapacidades del desarrollo causadas por diferencias en el cerebro. Las personas con (TEA) con frecuencia tienen problemas con la comunicación y la interacción social, y conductas o intereses restrictivos o repetitivos, y también podrían tener maneras distintas de aprender, moverse o prestar atención.

Ilustración que muestra artísticamente la esquizofrenia. Tomada de Neuro Class. com.

En este resumen ahora toca turno a la "esquizofrenia", que sostiene en su nombre raíces griegas correspondientes a: "romper" y "mente". Es un diagnóstico psiquiátrico que abarca un amplio grupo de trastornos mentales crónicos y graves, caracterizado a menudo por conductas que resultan anómalas para la comunidad y una percepción alterada de la realidad. Causando además alteraciones en varios aspectos del funcionamiento psíquico del individuo, principalmente de la conciencia de la realidad, y una desorganización neuropsicológica más o menos compleja, en especial de las funciones ejecutivas que lleva a una dificultad para mantener conductas motivadas y dirigidas a metas, y una significativa disfunción social. Entre los síntomas frecuentes, están las creencias delirantes, pensamiento confuso, alucinaciones auditivas, reducción de las actividades sociales y/o aislamiento.

Fotografía de Maria Shelley la autora y a su lado el monstruo Frankestein. Tomada de El universo. com.

Al revisar el proceso histórico que las enfermedades mentales han seguido, se percibe que los avances, si bien han ocurrido lentamente, ahora toman mejores perspectivas, circunstancias éticas y de desafío se van superando. Seguramente en el futuro este tipo de trabajos darán frutos para aclarar los misterios que el cerebro de los seres vivos guarda para los humanos, en especial cuando nos referimos a los cerebros de mamíferos, primates y homínidos.

Es impresionante conocer este tipo de estudios, se realizan en un ambiente novedoso, con la puesta en el archivo de las viejas ideas y tabúes,  y la Machincuepa Cuántica se mantiene alerta en espera de nuevas y buenas noticias, que auxilien a quitar el velo del misterio al cerebro humano.