“Los ‘mini cerebros’ nos pueden ayudar a conocer qué nos hace humanos”, afirmó una experta en neurociencias

La líder del grupo de la División de Biología Celular del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica (MRC) y parte del Campus Biomédico de Cambridge en el Reino Unido; podría revolucionar el estudio del cerebro gracias años de estudio y algo de azar. En palabras de Madeline Lancaster, su intento de cultivar células madre neurales falló, pero no tenía idea de que las bolas flotantes de células que vio en el microscopio y sobre su placa de Petri eran, de hecho, tejidos cerebrales en miniatura.

Ha realizado un trabajo innovador en el desarrollo de tecnología de organoides cerebrales que está generando avances significativos en el desarrollo neurológico y la investigación de enfermedades. El trabajo en el laboratorio de Lancaster se centra en estudiar el desarrollo del cerebro humano utilizando organoides cerebrales. El laboratorio utiliza mini-cerebros para estudiar las diferencias más fundamentales entre el desarrollo del cerebro humano y el de otras especies de mamíferos. Su avance pone en jaque todo lo que viene en materia de estudios cerebrales y nos acerca a la respuesta de una pregunta intrigante: ¿qué nos hace humanos?

“Me propuse cultivar células madre neurales en la superficie de una placa de Petri, pero en un día me di cuenta de que algo había salido mal -cuenta en exclusiva a Infobae en una charla telefónica-. La preparación de proteínas que estaba usando para cubrir el fondo del plato era bastante antigua, lo que significaba que las células no se pegaban como debían, sino que formaban bolas flotantes. Muchos científicos probablemente habrían tirado ese producido, pero lo dejé que siguieran creciendo. Muy pronto, pude ver estructuras dentro que, como neurobióloga, reconocí como ciertas características que verías en el cerebro”.

-Es decir que, como en otros casos famosos de la ciencia, ¿el azar fue un ingrediente?

-Fue fortuito, es verdad, en el sentido de que estos seres simplemente aparecieron en el plato del laboratorio cuando no los esperaba. El momento también fue muy bueno ya que el descubrimiento ocurrió al principio de mi beca postdoctoral, lo que significó que tenía libertad para explorar y dejar que las observaciones que pudiera hacer me guiaran. Después de la emoción inicial, hubo mucho trabajo involucrado para convertir estas pequeñas bolas de células en tejidos. Durante un año seguí mis pruebas y errores con este desarrollo: repetía estos experimentos, agregando diferentes combinaciones de suplementos alimenticios a las células, registrando diligentemente el resultado en mi libro de laboratorio. Eventualmente descubrí que un gel de proteína en particular llamado Matrigel brindaba suficiente apoyo para permitir que las células se auto organizaran en tejidos tridimensionales.

-¿Esos son los organoides?

- Efectivamente. Estos tejidos tridimensionales se conocen como organoides, que literalmente significa similar a un órgano, pero una alternativa que se utiliza en laboratorio para investigar las profundidades del cerebro, en este caso, y los posibles tratamientos frente a sus dolencias. Eso es exactamente lo que son estas construcciones que logramos en el laboratorio: son tejidos de órganos en miniatura que se asemejan a los reales, por ejemplo, tienen los mismos tipos de células, estructuras y funciones similares. Dependiendo del tipo de células madre utilizadas se desarrollan diferentes organoides. En mi caso, usé células neuronales para cultivar organoides cerebrales o “mini-cerebros”, como a veces se les llama, pero otros en Cambridge ahora están cultivando tejidos de mini-pulmón, mini-intestino y mini-hígado.

-¿Cuáles son los primeros pasos en el estudio del cerebro?

-Estudiar este órgano humano plantea un desafío. Si bien los modelos animales nos han ayudado a comprender los mecanismos fundamentales, solo pueden llevarnos hasta cierto punto. Una vez más, las neuronas derivadas de células madre humanas cultivadas en 2D han proporcionado información valiosa sobre sí mismas, pero las neuronas no existen de forma aislada, por lo que hay un límite en lo que podemos entender sobre la forma en que funciona el cerebro a partir de estos estudios. Los organoides cerebrales nos dan algo que se ve y se comporta mucho más como lo real. Nos han permitido hacer preguntas sobre por qué somos excepcionalmente susceptibles a condiciones neurológicas y de salud mental como la esquizofrenia que no parecen afectar a los animales. Y, un enfoque particular de mi laboratorio, es lo que hace que el cerebro humano sea tan especial.

-El próximo paso sería descubrir qué nos diferencia de los animales: ¿cómo puede develarse?

-Comprender lo que nos diferencia de otros animales es una cuestión fundamental. Por ejemplo, sabemos que los delfines son inteligentes y tienen cerebros grandes, ¡pero no tienen conversaciones de Zoom! Los cerebros de los grandes simios son alrededor de tres veces más pequeños que los nuestros; de hecho, mis cálculos recientes mostraron que tienen un tamaño más cercano al cerebro de un ratón. Estamos realmente interesados en entender cómo se produce esta diferencia de tamaño. Cultivamos organoides a partir de células de humanos y de nuestros parientes vivos más cercanos: chimpancés y gorilas. Descubrimos que había diferencias muy temprano en el desarrollo. Las células madre humanas fueron más lentas que nuestros parientes simios en la transición a un estado que permitiría el crecimiento de las neuronas. Esta variación muy sutil en esta etapa clave cuando las células se expanden exponencialmente tiene efectos dramáticos en el producto final.

-¿Qué otras diferencias detectaron?

-También encontramos que los organoides humanos tienen el doble de tamaño, en comparación con el chimpancé y el gorila. Esto coincide muy bien con lo que ves en términos de tamaño del cerebro. En concreto, en la corteza cerebral, el número de neuronas del cerebro humano es el doble que el de los cerebros de los grandes simios. Para usar la analogía de una computadora: si coloca más unidades centrales de procesamiento, obtendrá más potencia informática. Creo que eso es probablemente una gran parte de lo que está sucediendo y de permitir que los humanos tengan nuestras capacidades cognitivas únicas.

-¿Este modo de investigar se está distanciando del modo en que se hacía en el pasado?

-La ciencia siempre consiste en cómo explorar. Hace quinientos años la gente mapeaba el mundo: lo recorría y lo plasmaba en documentos cada vez más certeros. Ahora nos hemos vuelto hacia adentro y estamos tratando de trazar un mapa de lo que sucede dentro de nuestros cuerpos. Cada experimento es un descubrimiento. Es muy divertido mirar por el microscopio y saber que eres la primera persona en la historia de la humanidad en presenciar un fenómeno biológico particular. Es tan emocionante. Me gusta pensar que descubrimientos profundos pueden provenir de observaciones inesperadas. Hay mucha casualidad en la ciencia, pero también hay que estar abierto a ella. En esta disciplina nos enseñan a seguir el método científico que es muy importante, pero mucha gente se olvida del primer paso, que es hacer una buena observación.

-¿Qué cosas ya están pasando con sus organoides?

-Estoy emocionada de ver cómo los organoides pueden ayudar a responder otras preguntas de investigación. Por ejemplo, estamos viendo cada vez más interés en usar la herramienta para estudiar la barrera hematoencefálica, la epilepsia y la neurodegeneración.

Tengo muchas ganas de interactuar con otros investigadores de la comunidad de Cambridge. La pandemia nos expuso a un trabajo colaborativo más abierto que la ciencia no había experimentado de este modo en el pasado. El intercambio entre diferentes especialidades, centros de investigación y universidades del mundo se cruzaron con bases de bancos de salud conservados por años y que, gracias a su acceso, permitieron a profesionales de todas las disciplinas encontrar caminos nuevos, juntos, usando el saber desde diferentes ángulos. Creo que a menudo es fácil concentrarse en nuestro campo específico, pero hay mucho que podemos aprender de todas las disciplinas. A menudo, hacemos preguntas muy similares pero las abordamos desde diferentes ángulos. Creo que, en última instancia, necesitaremos respuestas de todos los temas para desentrañar lo que nos hace humanos.

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