Nuevas claves sobre autismo gracias a cerebros cultivados en placas Petri

En términos científicos, los organoidesson cultivos tridimensionales derivados de células madre que presentan una estructura y funcionamiento similares a los órganos. Y, en términos básicos son mini órganos (de apenas milímetros), aunque los expertos se resisten a llamarlos de ese modo. Su uso en investigación es cada vez mayor, ya que permite comprender trastornos muy específicos y enfermedades, pero también como los tratamientos les afectan. Cada vez es mayor el uso de organoides en medicina.

Se utilizan para investigar tumores de colon, se han creado mini placentas para estudiar alteraciones en el desarrollo y pequeños corazonespara observar sus particularidades en el feto.

Pero una de las áreas con mayor potencial es el cerebro. Tener la capacidad de modelar aspectos del cerebro mediante estos organoides les da a los científicos una idea del funcionamiento interno de un órgano vivo al que de otro modo sería casi imposible acceder. Y dado que los organoides se desarrollan en placas Petri, pueden probarse experimentalmente de maneras que un cerebro no puede. Uno de los campos con mayor investigación en este área es el de los trastornos como el del Espectro Autista o TEA.

El último hallazgo ha sido fruto del trabajo de un equipo liderado por Alex Shcheglovitov, de la Universidad de Utah. "Solíamos pensar que sería demasiado difícil modelar la organización de las células en el cerebro – explica Shcheglovitov en un comunicado–, pero estos organoides se autoorganizan. En unos pocos meses, vemos capas de células que recuerdan a la corteza cerebral en el cerebro humano. Uno de nuestros objetivos es usar organoides cerebrales para probar medicamentos u otras intervenciones para revertir o tratar trastornos".

Una de las claves para comprender mejor el objeto de estudio, sea una enfermedad, un trastorno o el desarrollo de un tratamiento es la fidelidad del modelo al órgano real. Y tratar con organoides del tamaño de un grano de arroz, es muy complejo. Para crear el mejor modelo posible de un cerebro, el equipo de Shcheglovitov se basó en cómo se desarrolla normalmente el cerebro humano.

El primer paso fue impulsar (genéticamente hablando) a células madre humanas a convertirse en células neuroepiteliales, un tipo de célula madre específico que forma estructuras autoorganizadas, llamadas rosetas neurales. A lo largo de varios meses, estas estructuras se fusionaron en esferas y aumentaron de tamaño y complejidad a un ritmo similar al del cerebro en desarrollo en un feto en crecimiento.

Después de cinco meses en el laboratorio, los organoides se parecían a "un pliegue del cerebro humano a las 15 a 19 semanas posteriores a la concepción", añade Shcheglovitov. Las estructuras contenían una variedad de células neuronales que habitualmente se observan en la corteza cerebral, la capa más externa del cerebro involucrada en el lenguaje, la emoción, el razonamiento y otros procesos mentales de alto nivel.

Al igual que un embrión humano, los organoides se autoorganizaron de manera predecible, formando redes neuronales que se activan o desactivan mediante impulsos eléctricos. Y entonces sí, comenzaron a investigar en los efectos de una anomalía genética asociada con el trastorno del espectro autista y el desarrollo del cerebro humano. A simple vista, el modelo del cerebro humano parecía normal, pero algunas células no funcionaban correctamente.

La clave estaba, según explican en el estudiopublicado en 'Nature', en los niveles más bajos de un gen, el SHANK3. Esto hacía que las neuronas fueran hiperactivas y se activaran más a menudo en respuesta a los estímulos. También descubrieron que las neuronas no transmitían las señales de manera eficiente.

Estos hallazgos están ayudando a descubrir las causas celulares y moleculares de los síntomas asociados con el autismo, explican los autores en el estudio, pero el modo en el que desarrollaron este "mini cerebro", también aporta importantes conocimientos. Por ejemplo, permitirá estudiar cómo surgen tipos específicos de células en el cerebro y cómo trabajan juntas para realizar funciones más complejas. También acelerará nuestra comprensión sobre lo que sucede en las primeras etapas de las afecciones neurológicas, antes de que se desarrollen los síntomas.

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