Cerebro humano de laboratorio desarrolla ojos espontáneamente

Diminutos cerebros humanos cultivados en laboratorio han desarrollado estructuras similares a los ojos, responden a la luz, y envían señales al resto del tejido cerebral, tal y como actúa un ojo humano

Esta investigación, de primer nivel, tiene tantas implicaciones para el desarrollo de la medicina y el conocimiento del cerebro humano que merece ser destacada, a pesar de que pueda parecer un fake de mal gusto.

El minicerebro humano de la imagen superior (Crédito de foto Elke Gabrie) ha sido cultivado en laboratorio por  Jay Gopalakrishnan, investigador del Hospital Universitario de Düsseldorf (Alemania), y el estudio se ha publicado en la prestigiosa revista Cell Stemm Cell.

El minicerebro se ha desarrollado a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPSC), y le han «añadido»  tejido neural básico, similar al del cerebro de un embrión humano en desarrollo. El mismo tejido inicial para desarrollar todo el sistema visual humano. A partir de estos componentes, el miniórgano creció tal y como lo haría un cerebro humano, y desarrolló espontáneamente las dos estructuras similares a los ojos.

Los investigadores han generado 314 organoides cerebrales, el 72% de los cuales formaron estas estructuras similares a los ojos, copas ópticas, lo que demuestra que el método es reproducible.  Los «ojos», copas ópticas, aparecieron a los 30 días y maduraron como estructuras sensibles a la luz en 50 días. Este período de tiempo es paralelo al del desarrollo de la retina en el embrión humano.

Mensaje de la retina al resto del cerebro

Los ojos del organoide contienen diversos tipos de células retinianas, que formaban redes neuronales eléctricamente activas. Estas células responden a la luz. También contienen cristalino y tejido corneal y, cuando se exponen a la luz, la red neuronal envia mensajes desde la retina al resto de las regiones cerebrales. Así es como vemos.  «En el cerebro de los mamíferos, las fibras nerviosas de las células ganglionares de la retina se extienden para conectarse con sus objetivos cerebrales, un aspecto que nunca hasta ahora se había mostrado en un sistema in vitro «, dice Gopalakrishnan.

Se pueden estudiar muchos aspectos del desarrollo y las enfermedades del cerebro humano utilizando organoides cerebrales tridimensionales derivados de células madre pluripotentes, que pueden dar lugar a todos los tipos de células del cuerpo.

Un organoide cultivado en laboratorio

Este minicerebro es un organoide, un nuevo modelo de “órgano” similar a los órganos de un cuerpo humano, cultivado en laboratorio. En numerosos laboratorios del mundo trabajan ya con organoides similares a corazones, hígados etc y, entre las muchísimas ventajas que supone, podría terminar con la experimentación en animales. Además, en un organoide puedes ensayarlo todo, sin temor a la toxicidad, o la radicalidad del fármaco que quieras poner a prueba.

¿Cómo consiguen oganóides? Los científicos los cultivan, literalmente. Para cultivar organoides de cualquier tipo, necesitan células madre pluripotentes inducidas (iPSC). Estas iPSC son la semilla del cultivo. A partir de ellas, crece el organoide.

¿De dónde salen estas células iPSC? A partir de células de humano adulto, las “reprograman” en laboratorio para que se conviertan en células originales. Es como si las rejuvenecieran para que recuperen su potencial para desarrollar órganos. Con esta técnica, explicada aquí muy básicamente, consiguen iPSC que les permiten cultivar organoides similares a los órganos humanos que hayan elegido investigar.

Tener miniórganos similares a los nuestros en un laboratorio tiene innumerables ventajas, los científicos pueden investigar en ellos todo y cuanto quieran, para conocer al detalle los procesos de su funcionamiento, incluso de las enfermedades y los tratamientos aplicables. No es lo mismo ensayar en un organoide que en un cerebro humano vivo.

 «Estos organoides pueden ayudar a estudiar las interacciones cerebro-ojo durante el desarrollo embrionario, modelar los trastornos congénitos de la retina y generar tipos de células retinianas específicas del paciente para realizar pruebas de fármacos personalizadas y terapias de trasplante”

Esta es la base para entender por qué el doctor Gopalakirshan ha desarrollado un organoide similar a un cerebro humano que ha desarrollado ojos.  «Estos organoides pueden ayudar a estudiar las interacciones cerebro-ojo durante el desarrollo embrionario, modelar los trastornos congénitos de la retina y generar tipos de células retinianas específicas del paciente para realizar pruebas de fármacos personalizadas y terapias de trasplante”, explica Jay Gopalakrishnan.

En estudios futuros, planean desarrollar estrategias para mantener viables las copas ópticas durante largos períodos de tiempo, utilizándolas para investigar los mecanismos que causan trastornos de la retina.

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