En un laboratorio en Londres, un grupo de estudiantes e investigadores observan cómo un grupo de células cerebrales humanas se asientan en su nuevo hogar: un cerebro de ratón vivo. En un monitor de computadora junto a un microscopio, las células humanas se iluminan en destellos de actividad simultánea. Con el tiempo, las células generan nuevas conexiones de unos pocos centímetros de largo y forman redes entre sí. Es una visualización cautivadora para sus alumnos, dice Vincenzo De Paola, que dirige el laboratorio en el Imperial College de Londres.
El grupo de De Paola es uno de los pocos laboratorios capaces de estudiar las células neuronales humanas en funcionamiento en un cerebro vivo y en desarrollo, un sistema que, de lo contrario, está fuera de los límites por razones éticas y técnicas. “No podemos estudiar estos procesos a medida que se desarrollan en un cerebro humano fetal”, dice. «En cambio, queríamos observar cómo maduraban las neuronas corticales humanas y formaban redes activas en un animal vivo».
El sistema de De Paola es un tipo especializado de quimera neuronal, un área de investigación que se ha expandido enormemente en los últimos cinco años, lo que generó un debate sobre la ética de mezclar tejido cerebral humano y animal. Los defensores dicen que estos sistemas son necesarios para manipular las neuronas humanas vivas y ya están proporcionando información importante sobre la salud y la enfermedad. Por ejemplo, utilizando quimeras neuronales, los científicos han encontrado diferencias en cómo se desarrollan y se comportan las neuronas en el síndrome de Down y la enfermedad de Alzheimer.
Pero otros advierten que tales quimeras representan una zona gris ética, debido al potencial de desdibujar la línea entre humanos y otros animales, o de recapitular la percepción o cognición similar a la humana en un animal. Algunos investigadores dicen que este tipo de quimeras solo deben usarse si ningún otro modelo celular o animal es apropiado. «¿Es este un modelo realmente bueno para responder una pregunta científica o estamos empujando los límites por el simple hecho de hacerlo?» pregunta Naomi Moris, bióloga del desarrollo del Instituto Francis Crick de Londres. Los especialistas en ética se preguntan en qué punto una colección de neuronas humanas en el cerebro de otro animal encarna algo que merece un estatus moral único.
La historia de la biología abunda en quimeras. A principios de la década de 1900, los embriólogos cortaron y pegaron pedazos de embriones de diferentes especies animales, por ejemplo, fusionando un pollo con una codorniz, para averiguar dónde se originaron las señales de desarrollo, dice Ali Brivanlou, biólogo del desarrollo de la Universidad Rockefeller en Nueva York. Ciudad.
Los investigadores también han estado introduciendo elementos humanos como órganos, células o genes en otros animales durante décadas. A menudo, la razón es comprender mejor cómo funcionan los sistemas biológicos, dice Brivanlou, o encontrar tratamientos para enfermedades. Los investigadores del cáncer trasplantan rutinariamente tumores humanos a ratones y, desde finales de la década de 1980, los científicos han creado ratones con sistemas inmunitarios humanos
Las neuronas humanas tardaron su tiempo habitual en madurar, entre 6 y 12 meses, en comparación con las 5 semanas de sus vecinas neuronales de ratón. Incluso en el entorno del cerebro del ratón, se apegaron a su larga línea de tiempo, dice Vanderhaeghen. «Esto sugirió que este tiempo de desarrollo prolongado está codificado intrínsecamente, en las propias neuronas».
El equipo encontró que las neuronas humanas se desarrollaron normalmente, se integraron y funcionaron dentro del circuito visual del ratón, respondiendo al igual que las células del ratón a los estímulos visuales, como barras blancas y negras en movimiento. Que las neuronas humanas se asentaran en un cerebro extraño y funcionaran normalmente fue sorprendente, y sugiere que los trasplantes de células podrían usarse para reparar circuitos cerebrales dañados en el futuro.
Otra preocupación es el comportamiento impredecible de las células embrionarias humanas colocadas en un embrión animal, y si podrían crecer sin control. “Lo que es desafiante es la incertidumbre de qué proporción podría asumir un embrión”, dice Moris. «Confiamos en que el embrión ‘haga lo suyo’, pero puede que no sea lo que esperamos».
Por supuesto, la investigación de quimeras neuronales requiere material de donantes humanos y también plantea preguntas sobre el consentimiento y cómo informar adecuadamente a las personas que sus células podrían reprogramarse en neuronas y recibir una nueva vida en un plato, un ratón o un embrión.
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