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Pequeños cerebros artificiales para investigar

Los científicos cultivan «minicerebros» creados a partir de células humanas con el objetivo de estudiar los trastornos mentales y el funcionamiento cerebral.

Esta imagen del corte de un organoide del grupo dirigido por Jürgen Knoblich, del Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia Austríaca de las Ciencias, en Viena, muestra un tejido similar al de la corteza cerebral (asterisco). A partir de células precursoras (violeta), se forman neuronas maduras (verde, flecha). Ambos tipos de células resultan visibles gracias a unos anticuerpos cuya fluorescencia roja y verde se sobrepone al fondo azul de la tinción del tejido. [DE: «CEREBRAL ORGANOIDS MODEL HUMAN BRAIN DEVELOPMENT AND MICROCEPHALY». M. A. LANCASTER ET AL. EN NATURE, VOL. 501, PÁGS. 373-379, 2013; JÜRGEN KNOBLICH, ACADEMIA AUSTRÍACA DE LAS CIENCIAS, VIENA]

En síntesis

Los investigadores han logrado producir tejido ­cerebral tridimensional a partir de células madre humanas. Se trata de los llamados organoides ­cerebrales.

Estos minicerebros ofrecen la posibilidad de investigar el desarrollo de la corteza cerebral humana. Los ratones presentan limitaciones para este fin, ya que su estructura cortical es más sencilla que la nuestra.

Los neurocientíficos también persiguen conocer mediante estos tejidos artificiales las causas de algunos trastornos del desarrollo de cerebro, entre ellos, la microcefalia. Con este objetivo investigan organoides procedentes de células de pacientes con dicha patología.

«¡Ved! ¡Brilla! Fundamentos hay mayores para esperar que si de mil materias por mezcla —pues está en la mezcla el toque— , la materia del hombre componemos y bien la amalgamos en crisoles: según las reglas, la obra se consigue.»

Con estas palabras describe el alquimista Wagner en la segunda parte de la obra Fausto, de Goethe, su extraordinario logro. Ahora bien, solo con ayuda de Mefistófeles consigue crear un homúnculo, un hombrecito artificial. Esta escena recuerda, en cierto modo, a lo que los investigadores dirigidos por el biólogo molecular Jürgen Knoblich, del Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia Austríaca de las Ciencias, en Viena, crearon en 2013. El lugar donde sucedió todo no fue una cocina medieval para preparar pócimas, sino un laboratorio de alta tecnología. Los científicos tampoco desarrollaron un homúnculo, sino una especie de «minicerebro» o, mejor dicho, numerosos pequeños organoides cerebrales que se asemejan al órgano cerebral humano. O, dicho de otro modo, unos sistemas celulares generados de manera artificial.

Con un tamaño que apenas alcanza el de un guisante (su diámetro no supera los 4 milímetros), se cultivan en un frasco lleno de líquido nutritivo rojizo. Como material de partida, los científicos utilizan células madre pluripotenciales de origen humano, entre otros materiales. Estas se encuentran en un estado casi embrionario y pueden dar lugar a casi cualquier tipo de célula, incluso neuronas.

Las células madre poseen una capacidad de autoorganización sorprendente, de la que los investigadores sacan provecho: si estas células no hallan un punto de anclaje en el líquido nutritivo, se agrupan de forma espontánea; de esta manera surgen los llamados cuerpos embrioides. A partir de estos, y mediante la adición de algunas sustancias que actúan como señalizadoras, los científicos pueden, por así decirlo, apretar el «botón genético» que pone en marcha el «neuroprograma» (la inducción neural). De este modo, los cuerpos embrioides forman el neuroectodermo. En los animales vertebrados, de esta capa se origina el sistema nervioso completo.

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