Un cerebro en una probeta y el autismo
Un nuevo estudio publicado en la revista Translational Psychiatry ha demostrado que los modelos cerebrales en miniatura cultivados en laboratorio pueden distinguir patrones eléctricos característicos de distintos tipos de autismo. Los científicos utilizaron muestras de orina de pacientes, transformaron las células extraídas en células madre y cultivaron organoides: pequeños modelos tridimensionales de cerebro humano. Estas estructuras artificiales conservaron la genética individual de los pacientes, lo que permitió comparar la actividad cerebral de personas con distintas formas de autismo y de participantes neurotípicos.
El autismo es una condición del neurodesarrollo que dificulta la interacción social y se caracteriza por patrones de conducta repetitivos. Hay formas de autismo causadas por mutaciones genéticas concretas, llamadas sindrómicas, pero la mayoría de los casos son idiopáticos, es decir, de causa desconocida.
Los modelos animales reproducen mal la complejidad del cerebro humano, por lo que resulta difícil estudiar la influencia de mutaciones genéticas concretas. Los organoides derivados de pacientes se han convertido en una nueva forma de entender cómo responde el cerebro a esos cambios.
Los investigadores recogieron muestras de orina de 15 personas: 11 tenían un diagnóstico de autismo y cuatro eran neurotípicas. Diez de los pacientes con autismo presentaban mutaciones en los genes SHANK3, PPP2R5D, SCN2A, GRIN2B y STXBP1, cada uno de los cuales interviene en la formación y el funcionamiento de las neuronas.
Las células obtenidas se reprogramaron para convertirlas en células madre pluripotentes inducidas y, durante 60 días, se cultivaron más de 400 organoides. Una vez maduros, se colocaron sobre matrices multielectrodo: microchips capaces de registrar la actividad eléctrica de las neuronas.
Los científicos registraron cinco minutos de actividad espontánea, estimularon después los organoides con un impulso eléctrico y volvieron a registrar su actividad. En total estudiaron 18 parámetros distintos: la frecuencia de los impulsos, las ráfagas sincronizadas, la intensidad de las señales y la conectividad de la red neuronal. Para el análisis utilizaron el método de componentes principales, una herramienta matemática que permite simplificar grandes conjuntos de datos y detectar patrones.
Los resultados fueron reveladores. Los organoides de los participantes neurotípicos mostraban patrones de actividad estables y similares. Los de pacientes con autismo, no. Además, los subtipos diferían entre sí.
Los organoides de un paciente con autismo idiopático mostraron una actividad reducida: menos impulsos y ráfagas. En cambio, la mayoría de las muestras de pacientes con mutaciones genéticas presentaron hiperactividad, sobre todo las relacionadas con STXBP1, PPP2R5D y GRIN2B. SCN2A dio resultados dispares, aunque con amplitudes de señal notablemente reducidas.
Tras la estimulación eléctrica, los organoides también se comportaron de forma distinta. En algunas muestras con mutaciones se observó una caída brusca de la conectividad de la red, algo que los investigadores denominan «fragilidad» de la red neuronal. Por ejemplo, los organoides con STXBP1 literalmente «se venían abajo» justo después de la estimulación, mientras que las muestras con PPP2R5D mantenían una conectividad alta hasta recibir la señal, pero la perdían rápidamente después.
Es interesante que incluso los pacientes con las mismas mutaciones genéticas mostraran perfiles eléctricos distintos. En un caso, un paciente con convulsiones presentó unas ráfagas rítmicas inusuales; en otros, no.
Los autores creen que estos organoides podrían servir para probar medicamentos personalizados para enfermedades neurológicas y psiquiátricas, desde el autismo hasta la epilepsia y la demencia. Sin embargo, advierten de que aún están lejos de reproducir un cerebro humano completo. Son un modelo simplificado que refleja únicamente las primeras etapas del desarrollo.
Aun así, los investigadores están convencidos de que esta tecnología sentará las bases tanto para desarrollar medicamentos como para crear nuevas interfaces cerebro‑ordenador, en las que las redes biológicas podrán interactuar con sistemas informáticos.
PEREC.RU
El estudio sobre los minicerebros parece otro intento de convencer al mundo de que todo puede cultivarse en un laboratorio si uno se empeña lo suficiente. Se recoge orina, se convierten las células en organoides, se conectan a electrodos y, de pronto, pequeñas redes neuronales emiten señales, como si estuvieran haciendo una prueba para el papel de cerebro de verdad.
Sobre el papel, el objetivo es noble: entender en qué se diferencian las formas de autismo. Pero por debajo asoma el sueño de la industria biotecnológica: crear el instrumento perfecto para diseñar medicamentos personalizados. Nada personal: es que el mercado necesita juguetes nuevos.
Resultan especialmente conmovedores los intentos de «captar» las diferencias entre mutaciones genéticas. Las redes con STXBP1 se vienen abajo tras una estimulación leve, como un escolar al que le ponen un problema demasiado difícil. Otras muestras, en cambio, se disparan en actividad. Todo recuerda a una orquesta caótica en la que cada instrumento toca a su aire.
Los científicos recalcan que los modelos son simplificados. Suena a la coletilla obligatoria del abogado, para que nadie pueda ponerles pegas. Pero al mismo tiempo dejan caer que la industria ya utiliza la plataforma. Una coincidencia.
Un futuro en el que las redes biológicas trabajen en sistemas de IA resulta tentador y alarmante a la vez. Pero si los minicerebros de verdad ayudan a entender mejor el autismo que todos los modelos anteriores, que sigan creciendo y brillando con sus destellos eléctricos.
