¿Por qué los cerebros humanos son más vulnerables?
Los modelos animales para el estudio del cerebro no son válidos; la calve está en el diseño de organoides
Científicos austríacos han llegado a la conclusión de que los cerebros de los seres humanos son más vulnerables que los del resto de animales. Y lo han hecho con la ayuda de organoides cerebrales, gracias a los que han podido determinar que la esclerosis tuberosa, un raro trastorno genético del neurodesarrollo, surge durante el desarrollo, y no solo por la genética.
Con estos modelos de laboratorio del cerebro humano derivados de pacientes, identificaron el origen de la enfermedad en células progenitoras específicas de los humanos. Los hallazgos, ahora publicados en «Science», muestran además que la patología de las enfermedades que afectan al cerebro humano solo podrá entenderse utilizando modelos de organoides cerebrales derivados de humanos.
La complejidad del cerebro humano se debe en gran parte a que su desarrollo involucra procesos exclusivos de los humanos, muchos de los cuales aún permanecen en los rincones más oscuros de nuestro conocimiento científico actual, aseguran los investigadores del Instituto de Biotecnología Molecular .
El complejo de esclerosis tuberosa no es una excepción en este sentido, ya que durante mucho tiempo se ha descrito como un trastorno principalmente genético basado en datos obtenidos de modelos animales.
Ahora, esta investigación llevado a cabo en el laboratorio de Jürgen Knoblich ha utilizado modelos de organoides cerebrales derivados de pacientes para descifrar los misterios de esta rara enfermedad del neurodesarrollo. « Nuestros hallazgos nos condujeron a un tipo de célula progenitora específica del cerebro humano . Esto explica por qué la patología de esta enfermedad no ha podido establecerse bien con otros modelos de laboratorio», explica Knoblich, coautor de la publicación.
La complejidad del cerebro humano se debe en gran parte a que su desarrollo involucra procesos exclusivos de los humanos, muchos de los cuales aún permanecen en los rincones más oscuros de nuestro conocimiento científico actual
En muchos pacientes afectados, la esclerosis tuberosa se manifiesta en forma de epilepsia grave y síntomas psiquiátricos como autismo y dificultades de aprendizaje. Morfológicamente, escriben los investigadores, se caracteriza por signos bien descritos que a menudo se encuentran en el cerebro de los pacientes. Entre ellos se encuentran tumores benignos presentes en un área definida del cerebro, así como lesiones en la corteza cerebral, o manto cerebral, llamados “ tubérculos ”.
Durante mucho tiempo, ambas aberraciones morfológicas se han atribuido a una causa genética. Sin embargo, los resultados del análisis de muestras de pacientes divergieron de esta teoría, principalmente con respecto a los tubérculos.
«Para estudiar la esclerosis tuberosa, desarrollamos modelos de organoides cerebrales de la enfermedad: cultivos celulares tridimensionales que usamos para modelar el cerebro y que podemos derivar de cualquier paciente», explica la coautora Nina Corsini.
Para el estudio dirigido por Corsini y Knoblich , el equipo cultivó organoides cerebrales de varios pacientes afectados, un método que permite investigar los mecanismos moleculares y celulares que existieron en los cerebros de los pacientes en algún momento durante el desarrollo.
«Con este enfoque, descubrimos que, al igual que en los cerebros de los pacientes, los organoides desarrollaron tumores y tenían áreas desorganizadas que parecían tubérculos de pacientes», explica Oliver Eichmüller, autor del estudio.
Sin embargo, recapitular la fisiopatología de una enfermedad es solo el primer paso para designar al culpable: « Al profundizar en las causas, descubrimos que ambas anomalías habían sido desencadenadas por la proliferación excesiva de un tipo de célula específico del cerebro humano ». afirma Eichmüller.
Con este enfoque, descubrimos que, al igual que en los cerebros de los pacientes, los organoides desarrollaron tumores y tenían áreas desorganizadas que parecían tubérculos de pacientes
Estas células se denominaron progenitores de interneuronas caudales tardías o células CLIP. Son células que se encuentran durante la etapa de desarrollo del cerebro humano, pero no en animales como los ratones. «Nuestro estudio muestra que nuestro cerebro es muy complejo, mucho más complejo que los cerebros de la mayoría de los animales», dice Corsini.
Los científicos establecen paralelismos con otras enfermedades neuropsiquiátricas y del desarrollo neurológico, pero también con enfermedades malignas que afectan al cerebro humano, especulando que estas también podrían estar causadas por procesos de desarrollo específicos de los humanos. « Nuestros resultados sobre los principios humanos específicos en el desarrollo y la patología del cerebro también podrían aplicarse a otras enfermedades para las que no existen terapias », afirma Knoblich.
Así, el siguiente paso, dice Knoblich, «es investigar más enfermedades neuropsiquiátricas adaptando más nuestra tecnología. Confiamos en que este modelo de laboratorio derivado de humanos finalmente nos ayudará a identificar mecanismos específicos humanos que se han pasado por alto durante demasiado tiempo».
