Por primera ocasión en la historia de las neurociencias un equipo de investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford (Stanford University School of Medicine), liderados por el autor principal del estudio: “Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids”, Sergiu Pasca, doctor en medicina y profesor asistente de psiquiatría y ciencias del comportamiento, lograron fusionar en el laboratorio unos esferoides neuronales derivados de células madre, portadores de dos tipos diferentes de neuronas humanas, hasta que las neuronas “migrantes”, se interconectaron con otras neuronas en la región objetivo, para formar circuitos funcionales, que son característicos de la corteza cerebral.

En el estudio también participaron los becarios de postdoctorado: Fikri Birey, PhD, Jimena Andersen, PhD, y Chris Makinson, PhD, los que comparten la autoría del artículo publicado el pasado 26 de abril en la revista Nature.

 

“Nunca habíamos sido capaces de observar previamente estos eventos del desarrollo del cerebro humano en un laboratorio”. “El proceso se da en la segunda mitad del embarazo, por lo que verlo en vivo es un reto. Nuestro método nos permite ver toda la película, no sólo instantáneas”. Sergiu Pasca, autor principal del estudio

Entre otras conclusiones, el artículo pone de manifiesto que los hallazgos y las técnicas utilizadas en la investigación tienen un enorme potencial para el estudio personalizado de algunos trastornos psiquiátricos como el síndrome de Timothy, el que predispone a las personas a padecer autismo, epilepsia y un mal funcionamiento cardíaco, y que ahora se sabe que están imbricados con errores en la migración neuronal

Otras variantes del gen responsable del síndrome de Timothy se relacionan con la esquizofrenia, diversas formas de autismo y el trastorno bipolar. Desde el punto de vista de Pasca, esas variantes afectan la correcta integración de las neuronas GABAérgicas con las neuronas glutamatérgicas corticales, lo que provoca un desequilibrio que altera el reconocimiento entre la excitación y la inhibición en la corteza, poniendo las bases para el desarrollo de los trastornos antes mencionados.

Es digno de admiración, sorpresa y esperanza el saber que, en un futuro próximo, los neuro-científicos tendrán la capacidad de monitorear, ensamblar y manipular los llamados esferoides neurales, generados a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPS, por sus siglas en inglés: “induced Pluripotent Stem”) para estudiar el desarrollo normal del prosencéfalo humano, durante el último embarazo.

Las células madre pluripotentes inducidas (iPS), son un tipo de células madre con características pluripotenciales, lo que significa que estas células tienen la capacidad de generar la mayoría de los tejidos, derivadas artificialmente de una célula que inicialmente no era pluripotencial.

En un estudio previo, realizado en el 2015, Pasca y sus colegas desarrollaron un método para producir esferoides neurales a partir de células iPS, del tipo que surge y domina la corteza cerebral, llamadas neuronas glutamatérgicas, ya que secretan el glutamato químico excitador.

Se le llama prosencéfalo (cerebro primitivo anterior) a la porción anterior del cerebro durante la fase de desarrollo del embrión. El prosencéfalo (cerebro anterior), el mesencéfalo (cerebro medio) y el rombencéfalo (cerebro posterior) son las porciones del cerebro existentes al iniciarse el desarrollo del sistema nervioso central (SNC). Durante el desarrollo embrionario el prosencéfalo se divide en diencéfalo (tálamo e hipotálamo) y telencéfalo (hemisferios cerebrales).

Las neuronas glutamatérgicas de la corteza cerebral se unen durante el desarrollo fetal con otro tipo de neuronas, originadas en una región ligeramente más profunda del cerebro anterior en desarrollo, las que secretan una sustancia neuromodulatoria llamada GABA, por lo que se les llama GABAérgicas.

“Nuestro método de ensamblar y caracterizar cuidadosamente circuitos neuronales en el laboratorio abre nuevas ventanas a través de las que podremos ver el desarrollo normal del cerebro humano fetal y cómo eso ocurre de manera incorrecta en pacientes individuales.” Pasca

Las células GABAérgicas migran de su región de origen a la corteza, donde se entrelazan con sus células glutamatérgicas residentes, para formar los circuitos responsables de las actividades cognitivas más avanzadas del cerebro.

De la correcta migración y “entrelazamiento” con las otras células dependerá o no el óptimo desarrollo neuronal y en consecuencia la capacidad del cerebro.

Aunque ya se vislumbran aplicaciones prácticas para estos descubrimientos, tendremos que estar atentos para ver como logran estos investigadores traducir el conocimiento “puro” en soluciones prácticas para la salud humana.

Fuentes:

Nature.
Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids.

Stanford Medicine News Center.
Scientists assemble working human forebrain circuits in a lab dish.

Pasca Lab Stanford.
Assembly of Functionally-Integrated Forebrain Spheroids from Human Pluripotent Stem Cells to Study Development and Disease.

Wikipedia.
Prosencéfalo.

Wikipedia.
Célula madre pluripotente inducida.