Durante años, los científicos han estado cultivando grupos de neuronas y otras células en miniatura, del tamaño de un guisante, llamados organoides cerebrales, en el laboratorio. Estas notables estructuras, derivadas de células de la piel humana, imitan las primeras etapas del desarrollo del cerebro y ofrecen una nueva y poderosa herramienta para comprender cómo se forma nuestro cerebro y qué funciona mal en los trastornos neurológicos.
Cultivo de cerebros en un plato: un nuevo enfoque de investigación
En un laboratorio de Harvard, la Dra. Paola Arlotta y su equipo inspeccionan rutinariamente estantes de “moldes para muffins científicos”. Dentro de cada cavidad se encuentra un charco de líquido rosa que alberga docenas de pepitas translúcidas: organoides cerebrales compuestos por hasta dos millones de células. Estos no son cerebros reales, enfatiza el Dr. Arlotta, sino más bien “réplicas reduccionistas” que permiten a los científicos estudiar aspectos del desarrollo del cerebro sin las complejidades éticas de trabajar con cerebros humanos.
Una década de desarrollo: de las células de la piel a las neuronas en maduración
El viaje comienza con células de piel donadas por voluntarios, que se transforman en células progenitoras parecidas a las que se encuentran en el cerebro humano fetal. Luego, estas células se multiplican y se convierten en neuronas y otros tipos de células cerebrales, establecen conexiones y pulsan con actividad eléctrica. Los organoides más antiguos del Dr. Arlotta tienen ahora siete años y ofrecen un registro único del desarrollo del cerebro. Sorprendentemente, las neuronas dentro de estos organoides demuestran una progresión que refleja la de un cerebro humano en desarrollo, parecida a la de un niño de jardín de infantes en un organoide de cinco años.
Ampliación de aplicaciones en neurociencia
El campo de la investigación de organoides cerebrales se está expandiendo rápidamente, lo que permite a los científicos:
- Rastrea el desarrollo celular: Observa cómo las células se desarrollan y migran durante el desarrollo fetal.
- Estudiar influencias externas: Investiga cómo factores como el azúcar y otros compuestos afectan el desarrollo del cerebro.
- Modelo de condiciones neurológicas: Genera organoides cerebrales a partir de células de individuos con condiciones como el autismo para estudiar cómo las mutaciones genéticas afectan a las neuronas.
“Cada mes no sabes lo que viene”, afirma el neurocientífico Benoit Laurent, destacando el dinamismo del campo.
Consideraciones éticas y el auge de la “inteligencia organoide”
A medida que los organoides cerebrales se vuelven más sofisticados, crece la necesidad de una supervisión ética. El Dr. Arlotta y otros 16 científicos pidieron recientemente una supervisión global, enfatizando la importancia de centrarse en lo que son realmente los organoides, en lugar de posibilidades especulativas. Empresas de nueva creación que promueven la “inteligencia organoide” y construyen inteligencia artificial. Las computadoras que utilizan organoides se enfrentan a un escrutinio, y algunos críticos consideran que sus afirmaciones son prematuras.
Las relaciones públicas han ido muy por delante de lo que se había hecho”, afirma el neurocientífico Sergiu Pașca, advirtiendo contra la atribución de inteligencia a cultivos celulares simples.
Ensambloides y el estudio de las señales de dolor
Los científicos ahora están combinando múltiples organoides en redes llamadas “ensambloides” para estudiar procesos más complejos. Una de esas creaciones del Dr. Pașca y su equipo replicó la vía del dolor, observando cómo las neuronas respondían a los estímulos, incluso exhibiendo disparos sincronizados, un aspecto clave del procesamiento del dolor. Al introducir una mutación que se sabe que aumenta la sensibilidad al dolor, demostraron que la sincronía se amplificaba, ofreciendo un modelo para futuras investigaciones.
Explorando la inteligencia artificial con organoides cerebrales
El ingeniero biomédico Feng Guo está ampliando los límites de la investigación de organoides al explorar su potencial para procesar información. Su sistema Brainoware permite enviar señales eléctricas hacia y desde organoides, lo que permite a los investigadores observar su actividad eléctrica. En un experimento, Brainoware decodificó con éxito los sonidos de las vocales después de un breve período de entrenamiento, demostrando una forma rudimentaria de inteligencia artificial.
Abordar las preocupaciones sobre la conciencia y el sufrimiento
Si bien la conciencia plena sigue siendo una posibilidad lejana, el bioeticista Insoo Hyun plantea preocupaciones sobre el potencial de los organoides para exhibir memoria y una continuidad de la experiencia, especialmente en redes más grandes e intrincadas. A pesar de la posibilidad de que existan formas rudimentarias de conciencia, el Dr. Hyun enfatiza la preocupación más apremiante: la posibilidad de que los organoides sufran.
Lo que más me preocuparía es la memoria y la continuidad de la experiencia”, dijo el Dr. Hyun.
Los experimentos en curso de la Dra. Arlotta que involucran estimulación lumínica en sus organoides más antiguos sugieren que podrían continuar evolucionando, agregando potencialmente complejidad y longevidad a estos modelos biológicos únicos. El futuro de la investigación de los organoides cerebrales promete avances continuos en nuestra comprensión del cerebro humano, su desarrollo y las complejidades de las enfermedades neurológicas.
