Embriones de ratones que iban a carecer del cerebro anterior o del bulbo olfativo pudieron desarrollarlos usando neuronas cultivadas a partir de células madre de rata, según dos estudios independientes.
Estas investigaciones ofrecen conocimientos sobre cómo se forma el tejido cerebral y presentan nuevas oportunidades para restaurar la función cerebral perdida a causa de la enfermedad y el envejecimiento.
La autora principal de uno de los trabajos, Kristin Baldwin, de la Universidad de Columbia (EE.UU.), indicó que esta investigación ayuda a mostrar la flexibilidad potencial del cerebro a la hora de utilizar circuitos neuronales sintéticos para restaurar funciones cerebrales.
Entender el desarrollo y la evolución del cerebro en ratones
Su equipo restauró los circuitos neuronales olfativos de ratones, las neuronas interconectadas del cerebro responsables del sentido del olfato y su función utilizando células madre de ratas.
«Ser capaces de generar tejidos cerebrales de una especie dentro de otra puede ayudarnos a entender el desarrollo y la evolución del cerebro en diferentes especies», explicó Jun Wu de la Universidad de Texas en Dallas (EE.UU.) y autor principal de la otra investigación.
Las coincidencias en ambas investigaciones
En ambos trabajos se generaron quimeras interespecíficas, que son embriones con células de dos especies diferentes, como es el caso de ratones y ratas. Estos animales evolucionaron de forma independiente durante aproximadamente 20 a 30 millones de años.
El equipo de Wu usó la herramienta CRISPR de edición genética para descubrir que eliminando el gen Hesx1 se podían generar ratones sin cerebro frontal.
En un proceso denominado complementación de blastocistos, los investigadores inyectaron en un blastocisto (embrión de 5 a 6 días) de ratón sin Hesx1, células madre de rata, las cuales rellenaron el nicho para formar un cerebro anterior.
Las ratas tienen cerebros más grandes que los ratones, pero los cerebros anteriores se desarrollaron al mismo ritmo y tamaño que los de los ratones. Además, las neuronas de rata eran capaces de transmitir señales a las neuronas vecinas de ratón y viceversa.
Los investigadores no probaron si el cerebro frontal procedente de células madre de rata modificaba el comportamiento de los ratones, pero Wu indicó que parece que este no estaba fuera de lo normal.
Un segundo estudio reveló hallazgos en los ratones
Para el segundo estudio se usaron genes específicos que eliminaban o silenciaban genéticamente neuronas sensoriales olfativas, con lo que los roedores no tenían bulbo olfativo o estaba inactivo.
El modelo de silenciamiento imita lo que se observa en los trastornos del neurodesarrollo, en los que ciertas neuronas no pueden comunicarse bien con el cerebro. Mientras que el de eliminación acaba con las neuronas por completo, simulando enfermedades degenerativas.
La complementación de blastocistos restauraba los circuitos neuronales olfativos del ratón de forma diferente según el modelo. Si las neuronas de ratón estaban silenciadas, las de rata ayudaban a formar regiones cerebrales mejor organizadas en comparación con el modelo asesino.
Cuando el equipo probó esas quimeras rata-ratón entrenándolas para encontrar una galleta escondida en una jaula, las neuronas de rata fueron las mejores para rescatar comportamientos en el modelo de eliminación de neuronas.
Sincronizar el desarrollo con el cerebro del huésped
Este resultado nos permite observar las diferencias entre estos dos modelos de enfermedad e intentar identificar mecanismos que podrían ayudar a restaurar las funciones en cualquiera de los dos tipos de enfermedad cerebral, afirmó Baldwin.
La complementación de blastocistos aún está lejos de su aplicación clínica en humanos, pero ambos estudios sugieren que las células madre de distintas especies pueden sincronizar su desarrollo con el cerebro del huésped, resumió Cell.
Comentando ambos estudios, el investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) Lluis Montoliu destacó que se trata de avances muy notables en neurociencias que permitirán abordar ahora muchos otros experimentos de complementación.
Llegar a resultados similares por dos laboratorios “refrenda la robustez y credibilidad de sus conclusiones. Al mismo tiempo, confirma la utilidad y aplicación de esta novedosa complementación neuronal a partir de diferentes especies”, dijo Montoliu.
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