Científicos de la Universidad de Stanford lograron producir miles de mini cerebros humanos en laboratorio con una técnica innovadora que utiliza un aditivo alimentario común para superar obstáculos técnicos en la investigación cerebral.
El avance abre la puerta a estudios más precisos sobre el desarrollo cerebral y el impacto de diversas sustancias en la formación del cerebro humano.
El desarrollo tuvo lugar en los laboratorios del Wu Tsai Neurosciences Institute, en California, bajo la dirección de Sergiu Pasca y Sarah Heilshorn. De acuerdo con el equipo de la Universidad de Stanford, el mayor reto en la producción de estos organoides era fabricar grandes volúmenes con tamaño y forma homogéneos.
Según lo informado por la propia universidad a través de ScienceDaily, los organoides, que simulan en pequeño la arquitectura y función del cerebro humano, suelen fusionarse al crecer, lo que reduce su número y dificulta los estudios comparativos y a gran escala. Esta limitación había frenado el potencial de la técnica, pese a su utilidad para investigar trastornos neurológicos como el autismo, la epilepsia o la esquizofrenia.
La solución apareció tras años de experimentos y colaboración interdisciplinaria. Según el profesor Sergiu Pasca, el equipo de investigadores evaluó más de veinte materiales biocompatibles hasta encontrar uno que se ajustara a todos los requisitos: la goma xantana.
El compuesto, utilizado habitualmente en la industria alimentaria como espesante, permitió mantener separadas las mini estructuras cerebrales durante el cultivo, evitando que se pegaran entre sí y asegurando la uniformidad de las muestras.
“Podemos fabricar 10.000 de estos organoides sin inconvenientes”, señaló Pasca en declaraciones difundidas por la universidad.
El programa Stanford Brain Organogenesis, fundado en 2018 y parte de un esfuerzo mayor para promover nuevas metodologías en neurociencias, pone a disposición de la comunidad científica sus procedimientos de forma abierta.
De acuerdo con el comunicado, varios laboratorios en el mundo incorporaron ya esta metodología. El equipo dirigido por Pasca subraya que la clave del avance fue la sencillez y accesibilidad del material empleado, lo que facilita su replicación sin barreras presupuestarias o técnicas.
Según explicó Sarah Heilshorn, profesora de ingeniería y colaboradora principal del proyecto, la goma xantana cumplió dos criterios esenciales: compatibilidad biológica y facilidad de uso.
El procedimiento consiste en cultivar las células madre durante seis días en solución nutritiva y, posteriormente, añadir el aditivo para comprobar su efecto sobre la cantidad y viabilidad de los organoides. “Seleccionamos materiales que la ciencia considera seguros y que cualquier laboratorio pudiera conseguir sin dificultad”, recalcó Heilshorn.
El hallazgo no solo favorece la investigación básica, sino que también muestra su potencial en la evaluación de la seguridad de medicamentos.
Según Genta Narazaki, coautor, el método permitió cultivar 2.400 mini cerebros en paralelo y exponerlos de forma sistemática a 298 fármacos aprobados por la FDA, muchos de ellos prescritos a mujeres embarazadas o niños.
La observación mostró que algunos, como uno utilizado en el cáncer de mama, ralentizan o detienen el desarrollo adecuado del tejido cerebral, lo que sugiere riesgos potenciales hasta ahora poco documentados.
Este enfoque refleja los objetivos originales del programa de organogénesis cerebral de Stanford, cuya misión consiste en desentrañar las causas moleculares y celulares detrás de trastornos del desarrollo neurológico y sus posibles tratamientos.
De acuerdo con Pasca, la posibilidad de fabricar miles de unidades uniformes en cada experimento hará posible un análisis más fino de los riesgos y efectos que distintas sustancias pueden tener en el cerebro en formación.
“Hasta hace unos años, el número que obteníamos era tan bajo que incluso les poníamos nombre propio”, rememoró el investigador.
Según el informe de Stanford, el aumento de la escala en la producción de organoides representa un salto metodológico.
El método se constituye como una alternativa ética y efectiva para modelar patologías cerebrales y examinar efectos secundarios de nuevos tratamientos, en un área donde las pruebas en humanos resultan inviables.
Miembros del equipo, como Yuki Miura y Karl Deisseroth, destacan que el avance pone al alcance de la comunidad científica internacional herramientas para el estudio sistemático de enfermedades y el descubrimiento de nuevos fármacos o terapias.
Según la información difundida, el siguiente objetivo del equipo radica en aplicar el sistema para acelerar la búsqueda de terapias destinadas a trastornos neurológicos complejos, un campo donde la escala y la reproducibilidad de los experimentos resultan esenciales.
Para Pasca, el reto de abordar trastornos como el autismo requiere una infraestructura capaz de probar de manera masiva posibles soluciones.
“A menos que aumentemos la escala, no lograremos avanzar lo suficiente”, concluyó el investigador en el material difundido por la universidad.
Las técnicas y hallazgos del equipo de Stanford están disponibles de forma gratuita para laboratorios independientes, marcando un hito en la investigación cerebral y abriendo oportunidades para la colaboración internacional y el desarrollo de nuevas soluciones en salud neurológica.
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