Un equipo liderado por el Centro de Oncología Pediátrica Princesa Máxima y el Instituto Hubrecht (Países Bajos) ha generado pequeños modelos de cerebro en 3D –conocidos como organoides– a partir de tejido cerebral fetal humano. Hasta ahora, estos organoides cerebrales –que tratan de asemejarse a los órganos reales a una escala en miniatura– se cultivaban en laboratorio empleando células madre pluripotentes o embrionarias. La nueva técnica, publicada en la revista Cell, permite que las regiones de tejido cerebral sean capaces de autoorganizarse en estructuras cerebrales tridimensionales. Los autores utilizaron estos organoides y la herramienta CRISPR-Cas9 para simular el desarrollo de un tipo de tumor cerebral, el glioblastoma, y ver cómo respondía ante diferentes fármacos.
Imagen ampliada de una parte de un organoide cerebral fetal humano. Las células madre están marcadas por cian y las células neuronales están coloreadas de rosa a amarillo en función de la profundidad. Autores: Princess Máxima Center, Hubrecht Institute/B Artegiani, D Hendriks, H Clevers.
Lluís Montoliu - organoide cerebro fetal
Lluís Montoliu
Investigador en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y en el CIBERER-ISCIII
Los organoides son agrupaciones multicelulares creadas en el laboratorio a partir de células madre embrionarias o células madre presentes en tejidos que pueden reproducir algunas de las funciones celulares del órgano al que representan. Existen organoides de prácticamente cualquier órgano (riñón, hígado, páncreas, pulmón…) y también de cerebro. Estos últimos son los que, lógicamente, suscitan mayores dilemas éticos. ¿Cuándo un organoide de cerebro podría desarrollar alguna capacidad de pensamiento o conciencia aunque fuera lejanamente parecida a la que tiene un cerebro humano?
Estas estructuras celulares han tenido mucho éxito en los últimos años en investigación biomédica. En particular, porque han permitido reemplazar muchos experimentos que se realizaban usando animales de laboratorio. Por eso los organoides son el ejemplo más evidente de métodos alternativos a la experimentación animal. Se pueden derivar organoides tanto de células o tejidos de personas sanas como enfermas. Exponer organoides a una batería de medicamentos experimentales para determinar cuál es el que tiene mayor trascendencia terapéutica permite evitar usar muchos animales que habitualmente se habrían utilizado para experimentos similares.
Ahora bien, los organoides no son equivalentes a los órganos que modelan. Ni en complejidad ni en diversidad de tipos celulares. Por eso deberíamos mantener la cautela a la hora de interpretar los resultados que podamos derivar del uso de organoides en investigación. En mi opinión, el uso de organoides es complementario (no sustitutivo enteramente) a los experimentos con animales, que todavía siguen siendo indispensables. Y eso se puso de manifestó de forma directa con los organoides de cerebro. En 2022 el laboratorio de Sergiu Pasca inyectó células neuronales derivadas de organoides de cerebro humano en el cerebro en desarrollo de ratas recién nacidas, consiguiendo que aquellas se diversificaran en varios tipos celulares, muchos más de los que habitualmente habrían aparecido in vitro en los organoides. En ese experimento se consiguió demostrar la función de estas neuronas, lo cual tenía evidentes repercusiones en el análisis de organoides de cerebro derivados de personas con enfermedades neurológicas. Era una demostración palpable del argumento expuesto: los organoides complementan, no sustituyen a la experimentación animal.
Ahora, un grupo de investigadores holandeses publica en Cell la generación de nuevos organoides de cerebro obtenidos a partir de fragmentos de tejido cerebral fetal humano, procedentes de abortos en hospitales, donados para la investigación. La mezcla de fragmentos tisulares (y no, como hasta ahora, de células aisladas individualizadas) parece generar unos organoides cerebrales de mayor calidad y complejidad celular, capaces de reproducir en cultivo muchos de los tipos celulares presentes en un cerebro humano. El nuevo trabajo documenta exhaustivamente la utilidad de estos nuevos organoides de cerebro humano, de origen fetal, para intentar reproducir la arquitectura y función de un órgano tan complejo como el cerebro en el laboratorio.
Bienvenida sea esta evolución técnica y práctica en la generación de organoides de cerebro. Estoy seguro de que permitirán avanzar en algunos aspectos de la fisiología del sistema nervioso central. Es de esperar que los siguientes experimentos permitan obtener organoides similares derivados de cerebros fetales con alguna enfermedad neurológica, para evaluar su interés en el estudio de patologías que afectan al sistema nervioso central, dado que los que ahora se reportan derivan de fetos en principio sanos. Sin embargo, no olvidemos que la mayoría de enfermedades, por no decir todas, aparecen por un mal funcionamiento del cuerpo, en su conjunto, con alteraciones en la interacción entre diferentes órganos y tejidos, con disfunciones en nuestro sistema inmunitario. Y todos estos aspectos, por el momento, no los podemos reproducir en organoides. Seguimos necesitando el uso estrictamente regulado de animales de experimentación, que complementan los avances en organoides como el que hoy se presenta ante la comunidad científica.
Jacob Hanna - organoide cerebro fetal
Jacob Hanna
Profesor de Biología de Células Madre y Embriología en el Laboratorio de Estudio de Células Pluripotentes y Embriogénesis Ex Utero del Instituto Weizmann de Ciencias (Israel)
Se trata de un nuevo e interesante estudio en el que fabrican organoides cerebrales a partir de tejido fetal del cerebro.
Está bien hecho como prueba de principio. Es importante porque puede ofrecer pistas sobre lo que ocurre en el desarrollo cerebral durante la auténtica formación del cerebro (en lugar de basarse en tejidos derivados de células madre embrionarias).
Hay muchas teorías que apuntan a que los orígenes de los tumores cerebrales infantiles podrían comenzar en la etapa fetal y esta técnica podría ayudar a comprender y refutar dichas teorías en el futuro.
- Artículo de investigación
- Revisado por pares
- Estudio experimental
Delilah Hendriks et al.
- Artículo de investigación
- Revisado por pares
- Estudio experimental