La adición de células madre de rata a un embrión de ratón dio como resultado un «cerebro híbrido» en el que las células de rata intervinieron para restaurar la función cuando se eliminó el sentido del olfato del ratón, según ha demostrado una nueva investigación. Es la primera vez que se utilizan células de un animal para rescatar los sentidos de otro y representa un paso adelante en la medicina regenerativa.
¿Qué es incluso un cerebro híbrido? Suena como algo sacado de la trama de una película de ciencia ficción (o una comedia loca de los 80 protagonizada por Steve Martin, pero en realidad es la combinación de células de dos especies las que se desarrollan en un cerebro funcional e integrado. Como tal, el cerebro híbrido es importante para avanzar neurociencia regenerativa mediante la creación de circuitos neuronales «sintéticos» para restaurar la función de cerebros dañados o degenerados.
En un nuevo estudio dirigido por investigadores del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia, se introdujeron células madre de rata en células de ratón en una fase muy temprana de su desarrollo, produciendo un cerebro de ratón que utilizaba sus células de rata integradas para oler.
“Tenemos hermosos modelos de células en placas y cultivos en 3D llamados organoides, y ambos tienen sus ventajas”, dijo Kristin Baldwin, profesora de genética y desarrollo en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de la Universidad de Columbia y coautora correspondiente del estudio. “Pero ninguno de ellos permite determinar si las células realmente funcionan al más alto nivel. Esta investigación está empezando a mostrarnos cómo podemos ampliar la flexibilidad de un cerebro para que pueda acomodar otros tipos de entradas, desde interfaces hombre-máquina o células madre trasplantadas”.
Se insertaron células madre embrionarias de rata en blastocistos de ratón, el grupo de células en división formadas por un óvulo fertilizado, que luego se transfirieron al útero de madres sustitutas de ratón para su desarrollo. A pesar de ser evolutivamente diferentes (los cerebros de las ratas se desarrollan más lentamente y son más grandes), los investigadores observaron que las células de las ratas crecían en sincronía con las neuronas del ratón. En las ratas-ratones maduras, o quimeraslas células de rata se integraron para formar circuitos neuronales en todo el cerebro del ratón y formaron conexiones activas con las neuronas del ratón.
«Se podían ver células de rata en casi todo el cerebro del ratón, lo cual nos sorprendió bastante», dijo Baldwin. «Esto nos dice que existen pocas barreras para la inserción, lo que sugiere que muchos tipos de neuronas de ratón pueden ser reemplazadas por una neurona de rata similar».
Lo siguiente fue probar las capacidades funcionales de las células de rata y si tomarían el relevo de las neuronas dañadas del ratón. Los investigadores desarrollaron modelos de ratón con neuronas sensoriales olfativas (OSN, por sus siglas en inglés) genéticamente inhabilitadas o extirpadas (es decir, destruidas), las neuronas que detectan y transmiten información sobre los olores. Descubrieron que las células de rata acudieron al rescate del cerebro del ratón.
«Escondimos una galleta en cada jaula de ratón y nos sorprendió mucho ver que podían encontrarla con las neuronas de rata», dijo Baldwin.
Sin embargo, los ratones cuyas OSN habían sido silenciadas genéticamente (es decir, las neuronas estaban presentes, pero no funcionaban) tuvieron menos éxito en encontrar la galleta que los ratones con las OSN destruidas.
«Esto sugiere que agregar neuronas de reemplazo no es listo», dijo Baldwin. «Si desea un reemplazo funcional, es posible que necesite vaciar las neuronas disfuncionales que simplemente están allí, lo que podría ser el caso de algunas enfermedades neurodegenerativas y también de algunos trastornos del desarrollo neurológico como el autismo y la esquizofrenia».
Un problema que encontraron los investigadores en su estudio fue que las células de rata estaban distribuidas aleatoriamente en diferentes ratones, una barrera para extender la investigación a otros sistemas neuronales. Actualmente están tratando de encontrar formas de hacer que las células insertadas se conviertan en un tipo de célula particular, lo que podría proporcionar una mayor precisión. Superar este obstáculo allanaría el camino para la creación de cerebros híbridos con neuronas de primates.
«Esto nos ayudaría a acercarnos aún más a la comprensión de las enfermedades humanas», dijo Baldwin.
El estudio fue publicado en la revista Celúla.