¿Por qué el cerebro humano es más débil a las enfermedades?

La complejidad del cerebro humano se debe en gran medida a que su desarrollo implica procesos exclusivos de los humanos, muchos de los cuales aún acechan en los rincones más oscuros de nuestro conocimiento científico actual. El complejo de esclerosis tuberosa (CET) no es una excepción a este respecto, ya que durante mucho tiempo se ha descrito como una enfermedad principalmente genética basada en datos obtenidos de modelos animales. Ahora, una investigación innovadora del laboratorio Knoblich de IMBA, el Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia de Ciencias de Austria, utiliza modelos de organoides cerebrales derivados de pacientes para descifrar los misterios de esta rara enfermedad del neurodesarrollo. «Nuestros hallazgos sobre la causa raíz del TSC nos llevaron a un tipo de célula progenitora específica del cerebro humano. Esto explica por qué la patología de esta enfermedad no puede establecerse bien con otros modelos de laboratorio», explica el director científico del IMBA, Jürgen Knoblich, correspondiente coautor de la publicación.

En muchos pacientes afectados, el CET se manifiesta en forma de epilepsia grave y síntomas psiquiátricos como autismo y dificultades de aprendizaje. Morfológicamente, el CET se caracteriza por signos bien descritos que a menudo se encuentran en el cerebro de los pacientes. Estos incluyen tumores benignos presentes en un área definida del cerebro, así como lesiones en la corteza cerebral, o «manto cerebral», llamados «tubérculos». Durante mucho tiempo, ambas aberraciones morfológicas se han atribuido a una causa genética. Sin embargo, los resultados del análisis de las muestras de los pacientes divergieron de la teoría prevaleciente, principalmente en lo que respecta a los tubérculos. «Para estudiar la esclerosis tuberosa, hemos desarrollado modelos organoides cerebrales de la enfermedad: cultivos celulares tridimensionales que usamos para modelar el cerebro y que podemos derivar de cualquier paciente», explica la coautora correspondiente Nina Corsini, investigadora asociada de la Grupo Knoblich en IMBA.

Para el estudio dirigido por Corsini y Knoblich, el equipo cultivó organoides cerebrales de varios pacientes afectados, un método que les permite estudiar los mecanismos moleculares y celulares que existieron en los cerebros de los pacientes en algún momento durante el desarrollo. «Con este enfoque, encontramos que, al igual que en los cerebros de los pacientes, los organoides desarrollaron tumores y tenían áreas desorganizadas que se asemejaban a los tubérculos de los pacientes», explica Oliver Eichmüller, primer autor del estudio. Sin embargo, resumir la fisiopatología de una enfermedad es solo el primer paso para designar al culpable: «Profundizando en las causas, descubrimos que ambas anomalías fueron desencadenadas por la proliferación excesiva de un tipo de célula específico en el cerebro humano», dice. Eichmüller. Estas células se han denominado progenitores interneuronales caudales tardíos o células CLIP. Son células que se encuentran durante la etapa de desarrollo del cerebro humano pero no en animales como los ratones. “Nuestro estudio muestra que nuestros cerebros son muy complejos, mucho más complejos que los cerebros de la mayoría de los animales”, dice Corsini.

Los científicos establecen paralelismos con otras enfermedades del neurodesarrollo y neuropsiquiátricas, pero también con enfermedades malignas que afectan al cerebro humano, especulando que estas también podrían ser causadas por procesos específicos del desarrollo humano. «Nuestros hallazgos sobre principios humanos específicos en el desarrollo y la patología del cerebro también podrían aplicarse a otras enfermedades conocidas para las que no existen terapias hasta la fecha», dice Knoblich.

Después de aparecer en los titulares de todo el mundo en 2013 por crear organoides cerebrales humanos en el IMBA, el laboratorio Knoblich ya ha adaptado esta tecnología revolucionaria para estudiar los procesos ocultos del desarrollo del cerebro humano, así como varias enfermedades que afectan al cerebro humano. Con sus hallazgos actuales, el equipo ahora puede arrojar luz sobre una de las pendientes sombrías de la neurociencia y la medicina. «¡Claramente no nos detendremos ahí!», exclama Knoblich. «Como siguiente paso, nuestro objetivo es estudiar más enfermedades neuropsiquiátricas adaptando aún más nuestra tecnología. ¡Confiamos en que este modelo de laboratorio derivado de humanos finalmente nos ayudará a identificar mecanismos humanos específicos que se han descuidado durante demasiado tiempo!»