¿Minicerebros low cost?

Parece el sueño de cualquier neurocientífico: contar en su laboratorio con minicerebros con los que poder experimentar, sin tener que recurrir a modelos animales y sin gastar cantidades astronómicas. Científicos de la Universidad de Brown (EEUU) aseguran haberlo logrado, y describen el método en un artículo publicado en la revista Tissue Engineering: Part C.

El concepto no es nuevo. Hace dos años, el alemán Jürgen Knoblich y su equipo explicaron en Nature cómo diseñar estos minicerebros a partir de células madre humanas. Hoy el procedimiento es distinto porque se basa en tejido cerebral de rata.

"Es un método bastante diferente al nuestro; otra confirmación interesante de que diferentes enfoques de cultivos 3D representan grandes promesas para la medicina molecular del futuro", comenta a EL ESPAÑOL Knoblich, director científico adjunto del Instituto de Biotecnología Molecular de Viena (Austria).

El nuevo modelo se basa en aislar y concentrar las células del roedor, refinar la muestra mediante centrifugación e implantar este cultivo celular en un molde esférico. Según el estudio, las esferas de tejido cerebral empiezan a formarse un día después de que los cultivos son sembrados en el molde y, en dos o tres semanas, se desarrollan redes neuronales complejas en tres dimensiones. La vida útil del modelo es de un mes, frente a los diez meses de los orgánulos desarrollados por Knoblich y su equipo.

Según los autores, una vez que están a pleno rendimiento, estas minúsculas esferas (de un tercio de milímetro de diámetro) reúnen algunas características similares a las de los cerebros de rata de tamaño normal. "Contienen tipos de células semejantes, casi el mismo número de células por milímetro cúbico, estructuras físicas muy parecidas y una actividad eléctrica y conectividad que se asemejan mucho", afirma a EL ESPAÑOL Diane Hoffman-Kim, ingeniera biomédica de la Universidad de Brown y una de las autoras del trabajo.

Los científicos calculan que cada unidad podría costar alrededor de 25 centavos de dólar (unos 22 céntimos de euro), sin contar los costes fijos. "El bajo coste es posible porque a partir de un cerebro de un roedor podemos generar mil minicerebros; por lo tanto, la naturaleza de alto rendimiento de la técnica proporciona un bajo coste global", informa Hoffman-Kim.

La ingeniera participa en el estudio porque buscaba un modelo que le permitiera comprobar el funcionamiento y la respuesta del trasplante de células, un posible tratamiento para la enfermedad de Parkinson difícil de evaluar con otros modelos. "En el trasplante celular, las células potencialmente terapéuticas pueden ser trasplantadas a minicerebros para averiguar las condiciones óptimas de éxito", señala.

Útiles para los laboratorios

Los autores admiten que las diferencias con un cerebro real son numerosas. Además del tamaño, tienen forma diferente, no presentan la misma organización compleja ni están conectados con el resto del cuerpo, lo que les impide desarrollar funciones sofisticadas como el pensamiento, el movimiento o el lenguaje.

Otra de las investigadoras del estudio, Yu-Ting Dingle, compara esta tecnología con las impresoras 3D, que han empezado a popularizarse en los últimos años, pero Hoffman-Kim se muestra más cauta. "Es difícil saberlo en este momento", reconoce.

Debido a la sencillez del método y a su bajo coste, los científicos animan a los laboratorios de todo el mundo a que implanten estas diminutas esferas como una nueva herramienta de investigación biomédica. Aseguran que ya les han contactado equipos de EEUU, Brasil, Canadá, Alemania, Israel y España.

Rafael Yuste, referente mundial en el campo de la neurociencia y padre del proyecto BRAIN –iniciativa respaldada por la administración de Barack Obama que persigue cartografiar cada neurona del cerebro– considera que este nuevo modelo es útil para la investigación.

Es importante comprender cómo se ensambla el cerebro para poder entender enfermedades congénitas y retrasos mentales

"Es importante comprender cómo se ensambla el cerebro para poder entender enfermedades congénitas y retrasos mentales. Poder recrear en cultivo in vitro algún aspecto de este desarrollo puede ser una herramienta muy útil", relata a EL ESPAÑOL.

Aunque duda de que el modelo sea tan sencillo de poner en marcha como describen sus autores, Yuste se muestra partidario de incorporarlo en su laboratorio. "Hemos discutido utilizar preparaciones parecidas", confirma el catedrático de la Universidad de Columbia (EEUU).

Sobre la novedad del método, el neurobiólogo afincado en Nueva York cree que se trata más bien de un trabajo "incremental", al basarse en el trabajo previo de "pioneros".

Esferoides o cultivos 3D

Más crítico se muestra Juan Lerma, director del Instituto de Neurociencias de Alicante, que pone en duda la eficacia de este modelo, empezando por el nombre. "No son minicerebros. Son esferoides. Nada que ver. Los esferoides son un conglomerado de células (neuronas y glía) cultivadas sin estructura definida que crecen formando esferas. No se parecen a un cerebro en nada", declara a EL ESPAÑOL.

Según Lerma, no tienen un principio de organización estructural que se asemejen a las estructuras de las que parten. "Esta técnica difiere enormemente del artículo que se publicó en Nature, donde sí se formaban estructuras con organización parecida a un cerebro real", recuerda. A su juicio, no tienen valor añadido sobre los actuales cultivos en dos dimensiones ni representan un método alternativo al uso de animales en experimentación neurocientífica.

Susana Martínez-Conde, directora del Laboratorio de Neurociencia Integrativa de la Universidad Estatal de Nueva York (EEUU), coincide con Lerma en las limitaciones de esta nueva tecnología. "Realmente son cultivos celulares tridimensionales. Los cultivos y redes neuronales que se han estado estudiando hasta ahora fuera del cerebro han sido estructuras planas, bidimensionales. Esto ofrece el componente 3D pero sigue siendo un cultivo celular muy sencillo", matiza en conversación telefónica a EL ESPAÑOL.

La neurocientífica los encuentra útiles para estudiar la interconectividad neural en tres dimensiones, porque serían una aproximación más realista que las actuales dos  dimensiones, pero reconoce que no le servirían en su investigación.

"No los compraría porque no podrían ayudarme a responder las preguntas en las que estoy interesada actualmente, que tienen que ver con procesos de percepción y cognición, mucho más complejos de lo que estos minicerebros o esferoides pueden aportar", concluye.