Hallan la clave para fabricar cerebros: una puerta abierta a erradicar el alzhéimer o el autismo

Puede sorprender, pero lo cierto es que a la ciencia le interesa poder fabricar "cerebros" funcionales. ¿El motivo? El hecho de que uno de los mayores obstáculos a los que se enfrente la neurociencia sea la dificultad de obtener información in vivo de un cerebro humano. Como sabemos, el cerebro está protegido por el cráneo y operar dentro de esta frontera es sumamente complicado.

Pero la cosa es aún más delicada que perforar el cráneo. El cerebro posee otros "escudos", como la barrera hematoencefálica, una estructura microscópica que protege al cerebro y que impide, por ejemplo, que penetren en él la mayoría de medicamentos. Por no hablar de lo preciso que habría que ser para manipular el órgano que nos dota de "inteligencia". Un paso en falso podría ser mortal o provocar daños irreparables.

Ciertamente, existen técnicas para estudiar el cerebro. Está la resonancia magnética funcional o la implantación intracraneal de electrodos, que permiten obtener información sobre la actividad cerebral. Pero el verdadero desafío está a nivel molecular: poder analizar el desarrollo e interconexión celular mientras está ocurriendo. Hasta ahora, las posibilidades mayoritariamente se reducen a estudios post mortem o a cultivos celulares creados en el laboratorio, pero sus resultados en muchas ocasiones no pueden extrapolarse al comportamiento de un cerebro humano en su conjunto.

Para afrontar este problema, una de las mejores opciones son los organoides cerebrales o, lo que es lo mismo: fabricar "minicerebros". Por su definición más técnica, los organoides son agregados celulares autoensamblados que se forman a partir de células madre, que como sabemos son capaces de reproducir la composición de otras células. Así que, hasta cierto grado, es posible imitar la arquitectura del órgano cerebral.

¿El problema? Estos modelos tienen varias limitaciones muy importantes para actuar realmente como un cerebro. Aunque un nuevo hallazgo puede ser crucial para mejorar estos "minicerebros" y, además, podría tener implicaciones importantes en el tratamiento de trastornos cerebrales: desde el alzhéimer al párkinson, pasando incluso por los trastornos del espectro autista o la esquizofrenia.

Un nuevo estudio revela el papel crucial de la microglía en el desarrollo del cerebro humano. Hasta ahora se desconocía, pero un equipo internacional de científicos ha descubierto que la microglía desempeña un rol indispensable en la regulación del número de células que se convierten en neuronas en el cerebro, un hallazgo que mejora nuestra comprensión del desarrollo y los trastornos cerebrales.

¿Qué es la microglía? La clave que abre nuevas posibilidades para el alzhéimer o la esquizofrenia

La microglía son las células inmunitarias del cerebro que actúan como su equipo de defensa específico, en el desarrollo temprano del cerebro humano. Al incorporar microglía a organoides cerebrales cultivados en laboratorio, los científicos pudieron imitar el complejo entorno del cerebro humano en desarrollo para comprender cómo influye la microglía en el crecimiento y desarrollo de las células cerebrales.

Esta investigación representa un importante paso adelante en el desarrollo de organoides cerebrales humanos, según el estudio, publicado en la revista científica Nature. El descubrimiento tuvo lugar gracias a una tecnología punta que permitió que los científicos de la Red de Inmunología de Singapur (SIgN) de A*STAR crearan los "minicerebros". Sin embargo, los modelos anteriores carecían de microglía, un componente clave que ahora sabemos que es fundamental en el desarrollo temprano del cerebro.

Para colmar esta laguna, los investigadores del A*STAR utilizaron células madre para crear microglías. ¿El resultado? Las células no sólo se comportaron como microglías reales, sino que también influyeron en el desarrollo de otras células cerebrales dentro de los organoides. Un análisis posterior aportó datos cruciales sobre cómo se comporta la microglía. Por ejemplo, se descubrió que la microglía desempeña un papel crucial en la regulación de los niveles de colesterol en el cerebro.

El colesterol, que constituye aproximadamente el 25% del contenido total de colesterol del organismo, está presente en abundancia en el cerebro y es esencial para la estructura y función de las neuronas. El metabolismo anormal del colesterol se ha relacionado con diversos trastornos neurológicos, como el mal de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson.

Gracias a la intervención de varios departamentos científicos disgregados por todo el globo, los investigadores descubrieron que el colesterol afecta al crecimiento y desarrollo de las células cerebrales jóvenes en modelos de cerebro humano. La microglía utiliza una proteína específica para liberar colesterol y, cuando se bloquea este proceso, hace que las células organoides crezcan más, lo que da lugar a modelos cerebrales de mayor tamaño.

Colesterol en el cerebro: manipularlo podría prevenir enfermedades neurológicas

"Siempre se ha sabido que la microglía es clave para el desarrollo del cerebro, sin embargo, su función precisa sigue siendo poco conocida. Este hallazgo de nuestro equipo del Departamento de Microbiología e Inmunología es especialmente impactante porque por fin entendemos cómo se transporta el colesterol. Nuestro próximo objetivo será averiguar cómo podemos regular la liberación de colesterol para optimizar el desarrollo cerebral y ralentizar, o prevenir, la aparición de enfermedades neurológicas", explica la profesora Veronique Angeli, coinvestigadora en el estudio.

Florent Ginhoux, autor principal del estudio, declara: "La comprensión de las complejas funciones de la microglía en el desarrollo y funcionamiento del cerebro es un campo de investigación muy activo. Nuestros hallazgos no sólo mejoran nuestra comprensión del desarrollo del cerebro humano, sino que también pueden influir en nuestro conocimiento de los trastornos cerebrales. Esto abre nuevas posibilidades para futuras investigaciones sobre trastornos del neurodesarrollo y posibles terapias".

El coautor del estudio, el profesor Jerry Chan, añade: "En la actualidad se carece de herramientas para estudiar cómo interactúa la microglía con el cerebro en desarrollo. Esto ha dificultado la comprensión de las enfermedades asociadas a la microglía que desempeñan un papel importante durante el desarrollo temprano de afecciones como el autismo, la esquizofrenia y enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson".

"El desarrollo de estos novedosos organoides cerebrales asociados a microglía con células madre pluripotentes del mismo donante nos brinda la oportunidad de estudiar las complejas interacciones entre microglía y neuronas durante el desarrollo temprano del cerebro. En consecuencia, esto puede permitirnos estudiar el papel de la microglía en la configuración de las enfermedades y sugerir formas de desarrollar nuevas terapias a tiempo", augura.