El cerebro humano no tiene un único origen embrionario, sino que está formado a partir de dos poblaciones celulares progenitoras distintas que evolucionaron en paralelo. Esta es una de las principales conclusiones que una investigación dirigida por Stanford Medicine ha llegado, llegando a cambiar no solamente la forma de entender cómo se forma este órgano, sino que también ha permitido generar en el laboratorio neuronas del tronco encefálico que hasta ahora eran muy complejas de conseguir, abriendo la puerta a potenciales tratamientos a futuro.
Después de que en el estudio se haya utilizado trazado de linajes celulares en embriones de ratón, el equipo identificó dos rutas de desarrollo independientes. Una de ellas, ligada al gen Otx2, estaba relacionada con funciones como el pensamiento, el lenguaje y la conciencia, el otro camino, asociado al gen Gbx2, es una región encargada de funciones automáticas esenciales como la respiración, el ritmo cardíaco y la deglución. Según los investigadores, ambas poblaciones celulares han aparecido simultáneamente durante la gastrulación y permanecen separadas desde las primeras fases del desarrollo.
La importancia de este descubrimiento, publicado en la revista científica Nature Neuroscience, va mucho más allá de la biología del desarrollo. Los investigadores, durante décadas, han intentado producir neuronas del tronco encefálico humano en el laboratorio. Tras esta investigación, nace la explicación de que los métodos pasados buscaban convertir progenitores destinados a formar el cerebro anterior en células del cerebro posterior, aunque ambas poblaciones siguen trayectorias de desarrollo diferentes.
Ahora, al identificar desde un primer momento el progenitor correcto, los investigadores han logrado generar a partir de células madre humanas neuronas motoras del rombencéfalo con actividad eléctrica y características propias de las células naturales.
Nuevos abordajes terapéuticos con las nuevas células
Este paso tiene una relevancia médica crucial, ya que estas neuronas tienen la capacidad de erigirse como una técnica nueva para analizar enfermedades que afectan al tronco encefálico, entre ellas la atrofia muscular espinal y la esclerosis lateral amiotrófica. Hasta la fecha, la dificultad para lograr este tipo de células se había limitado a procesos en el laboratorio, pero ahora los investigadores aspiran a usar estas nuevas células para entender mejor cómo se dañan las neuronas y explorar nuevos abordajes terapéuticos.
Además de este hallazgo, la investigación también encontró indicios de este patrón de desarrollo en distintas especies, desde mamíferos hasta peces, situando sus raíces evolutivas en unos 550 millones de años. La hipótesis que plantean tras llegar a este punto es que la evolución no construyó un único sistema nervioso desde cero, sino que reunió espacialmente dos sistemas que ya existían. El resultado es el cerebro que hoy funciona como un solo órgano, aunque sus orígenes sean, al menos en parte, dos de distintos.
Las limitaciones del estudio: Modelos de ratón y sistemas celulares cultivados
Este descubrimiento, pese a marcar un antes y un después en el campo de la Medicina, cuenta con limitaciones. Aunque los investigadores han demostrado la existencia de dos progenitores con destinos diferenciados y han reproducido estas trayectorias utilizando células madre humanas, buena parte de las pruebas de desarrollo proceden de modelos de ratón y de sistemas celulares cultivados. Además, el estudio tampoco demuestra que el cerebro adulto funcione como dos órganos independientes ni que se haya encontrado un tratamiento para enfermedades como la ELA o la atrofia muscular espinal.