Neurones humanes implantades en ratolins acceleren l’estudi de trastorns mentals

Organoides de cervells humans implantats en ratolins s’han desenvolupat i han format xarxes neuronals del còrtex, la capa de substància grisa que controla funcions com la cognició, el llenguatge i la presa de decisions. L’ avenç, presentat ahir a la revista Nature , millora la capacitat de conrear teixit cerebral humà per a investigacions mèdiques.

Els autors del treball, de la Universitat de Stanford a Califòrnia, esperen que acceleri l’estudi dels trastorns de neurodesenvolupament i la recerca de noves teràpies per a malalties neuropsiquiàtriques. Entre les primeres que es podrien beneficiar d’aquesta línia d’investigació, destaquen la paràlisi cerebral, la demència frontotemporal i els trastorns d’espectre autista.

La meitat del volum del cervell dels animals està format per cèl·lules obtingudes de persones

“La neuropsiquiatria té menys teràpies que qualsevol altra branca de la medicina”, va explicar dilluns en roda de premsa Sergiu Pasca, director de la investigació. En part ésperquè el cervell és més complex que altres òrgans i en part perquè és menys accessible. “L’objectiu és fer el cervell accessible per investigar teràpies”.

Pasca va iniciar la seva línia d’investigació creant organoides de cervell en laboratori a partir de cèl·lules mare humanes, però els cultius in vitro no reflectien la complexitat del cervell in vivo ni permetien estudiar-ne el comportament. Va continuar implantant organoides de cervell humà en rates, però es va trobar que les neurones dels rosegadors s’expandien més de pressa que les humanes i les deixaven sense espai per créixer, cosa que s’explica perquè el desenvolupament humà és més lent que el de les rates.

En la nova investigació, Pasca ha modificat ratolins genèticament perquè no desenvolupin el còrtex cerebral ni l’hipocamp, de manera que les neurones humanes tinguin més espai per créixer. Els animals estan sans i actuen de manera semblant als ratolins normals, excepte perquè es mouen amb més cura (fet que indica una pitjor coordinació motriu) i tenen pitjor memòria (ja que no tenen hipocamp).

Els investigadors van implantar uns quatre milions de neurones humanes a cada ratolí. Tal com esperaven, els organoides es van desenvolupar i van ocupar l’espai que havia quedat lliure a la cavitat cranial. Les neurones dels organoides es van diferenciar en diversos tipus de cèl·lules del còrtex humà, es van organitzar en xarxes neuronals actives, es van integrar amb el sistema nerviós dels ratolins i van formar connexions amb la medul·la espinal. Una vegada completat el desenvolupament, gairebé la meitat del volum del cervell dels ratolins estava format per neurones humanes.

Tot i això, els organoides no van formar cèl·lules glials –l’altre gran tipus de cèl·lula present al cervell, juntament amb les neurones– i no van reproduir tota la complexitat del còrtex. “No hi ha cap millora” de les aptituds dels ratolins, va aclarir Pasca.

“Les neurones no tenen consciència per si soles”, recorda Óscar Marín, director del Centre de Neurobiologia del Desenvolupament del King’s College a Londres, que no ha participat en la investigació però coneix el treball de Pasca. “Igual que tenir una vàlvula­ cardíaca de porc no converteix una persona en part en porc, aquí el ratolí continua sent un ratolí”.

Segons Marín, la investigació és “un avenç tècnic” que “ens permet preguntar-nos com es desenvolupen les neurones corticals humanes” i que “pot ser una bona plataforma per comprovar si un futur fàrmac o una teràpia gènica modifica el comportament de les neurones”.

En un dels resultats més prometedors de la investigació, els organoides han format neurones en fus als ratolins. Es tracta d’un rar tipus de neurones que representen només una de cada 90.000 neurones al còrtex humà. Es troben en regions del cervell involucrades en la sociabilitat i la presa de decisions i estan greument afectades en la demència frontotemporal (el tipus de demència que té Bruce Willis). Fins ara no havia estat possible crear-les en laboratori. Obtenir-les en ratolins a partir de cèl·lules humanes obre la via a investigar per què es deterioren i a assajar teràpies que les protegeixin.

D’altra banda, els investigadors han sotmès ratolins amb el cervell en desenvolupament a una situació d’hipòxia per simular la falta d’oxigen que pot causar paràlisi cerebral. Els ratolins han desenvolupat trastorns de moviment característics del trastorn. No “ens falten idees per tractar [malalties del neurodesenvolupament]. Ens falta una plataforma per provar-les”, declara Pasca.Els ratolins amb organoideshumans “es podrien fer servir per assajar teràpies per a la paràlisi cerebral”.