Un regalo del ratón Pérez

Las células madre se pueden cultivar, multiplicar y diferenciar. Al interactuar entre ellas a lo largo de este proceso de especialización siguen programas organizativos que muestran sorprendentes similitudes con lo que ocurre en el organismo en desarrollo. De esta manera se pueden formar organoides –versiones reducidas y primitivas, pero funcionales, de hígados, riñones, corazones y cerebros crecidos a partir de células humanas.

Obviamente hay limitaciones, pero si las células madre se cosechan y se convierten en células neurales mediante mezclas complejas de factores de crecimiento se forman estructuras esféricas llamadas minicerebros. Estos organoides humanos son útiles para estudiar las etapas tempranas del desarrollo del cerebro, aunque no son tan buenos ejemplos para etapas posteriores, más maduras. Dentro de los minicerebros, que tienen aproximadamente medio centímetro de diámetro, las células interactúan unas con otras, incluso se organizan en capas y forman conexiones estructuradas. La estructura tridimensional de los minicerebros y la capacidad de transportar neurotransmisores proporcionan una plataforma sencilla pero relativamente realista para estudiar lo que va mal en el cerebro en diferentes condiciones, incluida el autismo.

En ocasiones los minicerebros llegan a mostrar las seis capas características de la corteza cerebral, la región externa de los hemisferios cerebrales. La corteza cerebral es la estructura clave para las funciones más sofisticadas del ser humano y para nuestros comportamientos más característicos, incluyendo la socialización con otros. Es posible que los minicerebros sustituyan en el futuro a los modelos animales para el estudio de los trastornos neurológicos.

Uno de los principales impedimentos para la investigación de los trastornos del espectro autista (TEA) es la heterogeneidad genética del cerebro que hace difícil producir modelos animales y celulares relevantes. Las células madre pluripotentes inducidas (iPSCs) son interesantes para la comprensión de enfermedades y trastornos complejos con condiciones hereditarias y esporádicas. Su agregación en minicerebros proporciona un nivel superior de organización, permitiendo estudiar no sólo las células aisladas sino también las redes celulares.

Alysson Muotri y su equipo de la Universidad de California en San Diego usan células madre y herramientas moleculares para investigar los mecanismos fundamentales de los trastornos mentales y de problemas en el neurodesarrollo, como el TEA. El equipo de investigación genero minicerebros a partir de células madre obtenidas de la pulpa de los dientes de leche de niños. Es un destino mejor que dárselos al ratón Pérez, como es habitual en muchos países de habla hispana. El interesante diseño del artículo de Muotri fue que usaron dientes procedentes de niños con autismo y síndrome de Rett, ambos con problemas de comunicación como un síntoma distintivo, y también de niños con síndrome de Williams, una condición caracterizada por una naturaleza hipersociable. Las personas con síndrome de Williams pueden ser incapaces de contenerse de hablar con extraños.

El resultado más importante de este estudio fue que los minicerebros generados a partir de células madre de los dientes de niños con autismo mostraban menos conexiones neurales, mientras que los minicerebros desarrollados a partir de niños con síndrome de Williams tenían un número anormalmente alto de conexiones. Cuando las células procedían de los dientes de niños control, sin ninguno de estos síndromes, los minicerebros mostraban un número de conexiones entre ambos extremos.

El estudio de los minicerebros, además de permitirnos entender dónde reside el sustrato de la sociabilidad, abre las puertas para nuevos tratamientos. Muotri ha encontrado que el factor de crecimiento IGF1 hace que los minicerebros derivados de dientes de niños con síndrome de Rett generen conexiones extras, un resultado que está siendo explorado por otros grupos de investigación en ensayos clínicos con pacientes con un rett. El equipo de Muotri luego estudió los cerebros donados por personas con estos trastornos y el análisis post mortem encontró un modelo de organización similar. Los resultados de otros grupos de investigación que también trabajan con minicerebros sugieren que los cerebros de las personas con autismo tienen un número excesivo de neuronas inhibidoras, células gabaérgicas que ralentizan o disminuyen la actividad neuronal.

Finalmente este estudio también da pistas sobre el mayor tamaño del cerebro de los recién nacidos que luego desarrollarán un autismo. El equipo de Muotri encontró que las células progenitoras neuronales derivadas de las células madre mostraban un aumento de la proliferación y una diferenciación anormal, consistente con la hipótesis sobre el origen del TEA. Sus datos apoyan la hipótesis de que la proliferación de células progenitoras neurales está estrechamente regulada durante el desarrollo del cerebro de mamíferos y que las alteraciones de la proliferación puede conducir a las anomalías observadas en los cerebros con un TEA.

 

Para leer más:

  • Chailangkarn T, Trujillo CA, Freitas BC, Hrvoj-Mihic B, Herai RH, Yu DX, Brown TT, Marchetto MC, Bardy C, McHenry L, Stefanacci L, Järvinen A, Searcy YM, DeWitt M, Wong W, Lai P, Ard MC, Hanson KL, Romero S, Jacobs B, Dale AM, Dai L, Korenberg JR, Gage FH, Bellugi U, Halgren E, Semendeferi K, Muotri AR (2016) A human neurodevelopmental model for Williams syndrome. Nature 536(7616): 338-343.
  • Coghlan A (2017) Mini-brains made from teeth help reveal what makes us sociable. New Scientist January 10. https://www.newscientist.com/article/2117536-mini-brains-made-from-teeth-help-reveal-what-makes-us-sociable/
  • Marchetto MC, Belinson H, Tian Y, Freitas BC, Fu C, Vadodaria KC, Beltrao-Braga PC, Trujillo CA, Mendes APD, Padmanabhan K, Nunez Y, Ou J, Ghosh H, Wright R, Brennand KJ, Pierce K, Eichenfield L, Pramparo T, Eyler LT, Barnes CC, Courchesne E, Geschwind DH, Gage FH, Wynshaw-Boris A, Muotri AR (2017) Altered proliferation and networks in neural cells derived from idiopathic autistic individuals. Molecular Psychiatry 22: 820-835

 

Autor: José R. Alonso

Neurobiólogo. Catedrático de la Universidad de Salamanca. Escritor.

4 comentarios en “Un regalo del ratón Pérez”

  1. En 2010 hicimos tratamiento con cel madres con mi hijo de 7 años en aquel momento con autismo severo y no funcionó ahora esta mas avanzado el tema? Sdos

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    1. No hay ningún ensayo clínico que demuestre eficacia y seguridad de las células madre para el tratamiento del autismo. Soy muy crítico con los profesionales que hacen esas supuestas terapias sin una investigación que lo respalde. Hemos avanzado mucho en los últimos años, es mi principal tema de investigación, pero sigue siendo prematuro, imprudente y, en mi opinión poco ético, aplicar células madre a un niño, con autismo o sin él.

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  2. Comió es habitual, sus artículos en neurociencia son interesantes, profundos y didácticos. Es un excelente comunicador, que da prestigio a nuestra querida Universidad. Reciba mi reconocimiento y la más cordial enhorabuena por su labor en pro de la ciencia.

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    1. Este comentario es un honor, viniendo de quien viene. Gracias por tanta generosidad. Es un estímulo para seguir trabajando, como bien dice, siempre al servicio de nuestra Universidad. Gracias, de corazón, y un fuerte abrazo.

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