Un equipo de biólogos moleculares de la Academia Austriaca de Ciencias ha demostrado ahora que algunas células madre neurales humanas pueden multiplicarse durante un periodo de tiempo mucho más largo de lo esperado y producir ese gran número de neuronas. Este hallazgo, publicado en la revista Nature Cell Biology, aporta una nueva explicación al singular desarrollo de nuestro cerebro humano.
El cerebro humano es mucho más potente que el de otros animales, lo que se debe tanto a su tamaño como a su complejidad: En el cerebro de un ratón, por ejemplo, hay 75 millones de neuronas, frente a los 86.000 millones del cerebro humano. Este número increíblemente grande de neuronas es el responsable de que el cerebro humano tenga regiones cerebrales potentes y altamente especializadas que pueden realizar tareas complejas.
Pero, ¿cómo puede el cerebro humano en desarrollo generar tantas neuronas en comparación con otros animales? Hasta ahora, esta pregunta seguía sin respuesta por falta de modelos que pudieran reproducir el increíble desarrollo del cerebro humano. Ahora, Jürgen Knoblich y su equipo del Instituto de Biotecnología Molecular (IMBA) de la Academia Austriaca de Ciencias (ÖAW), del que también forman parte Dominik Lindenhofer, Christopher Esk y Jamie Littleboy, junto con Simon Haendeler, del laboratorio de Arndt von Haeseler en el Centro de Bioinformática Integrativa de la Universidad de Viena, han logrado por fin responder a esta pregunta.
El equipo utilizó organoides cerebrales, modelos tridimensionales obtenidos a partir de células madre. Con ellos se puede observar y analizar el desarrollo del cerebro humano y sus procesos. Los investigadores combinaron esta tecnología con el rastreo de linajes: Añadimos un código de barras genético específico a cada célula madre inicial, explica Christopher Esk. Cuando una célula se replica, todas las células hijas heredan el mismo código de barras, por lo que podemos rastrear de dónde procede cada célula. Esta nueva técnica de rastreo permitió un importante descubrimiento: aunque todas las células madre contribuyeron al organoide final, cada una de ellas dio lugar a un número diferente de neuronas.
Una pequeña subpoblación de aproximadamente el 5% de las células madre fue responsable de la formación de hasta el 80% de las neuronas finales, explica Esk. Este descubrimiento del equipo contradice los modelos existentes de desarrollo neuronal y sugiere que algunas células madre no se comportan igual que otras.
Los científicos utilizaron las matemáticas y la biología computacional para comprender mejor los datos: El equipo diseñó un modelo matemático para calcular el comportamiento de división de las distintas líneas celulares. La única explicación a nuestros datos es que en el cerebro humano algunas células madre neurales longevas se dividen simétricamente durante mucho más tiempo de lo que se suponía, explica Simon Haendeler. La división simétrica permite a las células madre aumentar su número, mientras que la asimétrica hace que se diferencien en neuronas.
Nuestro modelo demuestra que la mayoría de las poblaciones neuronales del cerebro humano surgen de células madre que se dividen simétricamente a largo plazo, añade Jamie Littleboy, estudiante de doctorado en el laboratorio de Jürgen Knoblich y coautora del trabajo. Esto es muy diferente de lo que ocurre en el cerebro del ratón. En los ratones, la división simétrica no se produce después de los primeros cuatro o cinco días de desarrollo.
Para comprender mejor el proceso de formación de neuronas en los organoides cerebrales, el equipo decidió investigar qué ocurre cuando mueren algunas de las células madre iniciales. Curiosamente, los investigadores observaron que, aunque quedaran muy pocas células madre neuronales, estas pocas células seguían siendo capaces de formar todo el tejido cerebral.
Con al menos un 10% de células supervivientes, todas las estructuras cerebrales y tipos neuronales se siguen formando correctamente, explica Jürgen Knoblich. Los resultados del equipo ilustran la increíble capacidad de recuperación de las células madre neurales, que pueden incluso compensar graves defectos de crecimiento gracias a su plasticidad.
El equipo quiere investigar ahora cómo funciona esta adaptación: Queremos averiguar cómo reconocen las células que otras células están muriendo y qué mecanismos de compensación conducen a la regeneración de los tejidos, prosigue Knoblich. Las técnicas desarrolladas por el equipo crean una nueva base para investigar la especificación de tipos celulares en organoides. También pueden emplearse en organoides de otros órganos humanos y revelar así los procesos que intervienen en el desarrollo de los distintos órganos.
Fuentes
Academia Austríaca de las Ciencias (ÖAW) | Lindenhofer, D., Haendeler, S., Esk, C. et al. Cerebral organoids display dynamic clonal growth and tunable tissue replenishment. Nat Cell Biol (2024). doi.org/10.1038/s41556–024–01412-z
- Comparte este artículo:
Isla Swains, el atolón paradisíaco que pertenece a una sola familia desde 1856 y se disputan Estados Unidos y Tokelau
En medio del océano Pacífico, a unos 180 kilómetros al sur del atolón de Fakaofo que pertenece a Tokelau, y a 300 kilómetros al norte de Savai’i, la mayor de…
La batalla de Drépano, la mayor derrota naval romana en la Primera Guerra Púnica, fue vaticinada por unas gallinas
Hace tiempo dedicamos un artículo al largo asedio al que los romanos sometieron a Lilibea, último bastión cartaginés en Sicilia. Entonces reseñamos que aquel episodio, que determinó la victoria de…
El lugar más frío de la Tierra, donde la temperatura desciende por debajo de los -90 grados centígrados y el viento se detiene
En geología se denomina domo de hielo a la estructura en forma de cúpula que se forma sobre un casquete glaciar, principalmente en la Antártida. No se trata de montañas,…
Descubren los gestos y sonidos que los elefantes utilizan para saludarse cuando se reencuentran, con rasgos que se creían únicos del lenguaje humano
Los elefantes son animales extraordinarios, conocidos por sus complejas interacciones sociales y su sofisticado sistema de comunicación. Un reciente estudio publicado en Nature Communications ha revelado nuevos e importantes hallazgos…
Mícala, la gran victoria griega ante los persas que puso fin a las Guerras Médicas
De todas las batallas disputadas entre griegos y persas durante la Segunda Guerra Médica, no cabe duda de que las dos más famosas son las de las Termópilas y Salamina,…
La historia del pequeño reino de Nájera, precursor del reino de Navarra y cuna de los reinos de Castilla y Aragón
Si toda la Historia de España es compleja per se -mucho más de lo que las simplificaciones suelen pretender-, posiblemente la medieval se lleve la palma en estrecha competencia con…
Caballos escandinavos eran importados hace mil años para los últimos sacrificios ecuestres en Europa
Los estudios sobre los restos de caballos hallados en antiguos enterramientos de Rusia y Lituania, publicados en la revista Science Advances, demuestran que se traían de Escandinavia a través de…
Arqueólogos hallan por primera vez evidencias de que los egipcios trasladaban a sus bajas militares desde el campo de batalla a su lugar de origen
Un equipo de investigadores ha logrado determinar el arma de guerra que causó la muerte de tres soldados egipcios a comienzos de la Dinastía XVIII, alrededor del 1500 a.C., durante…
![Crean una maqueta digital de la antigua ciudad de Uruk [Video]](https://i0.wp.com/www.labrujulaverde.com/wp-content/uploads/2024/05/tjde_a_2324964_f0001_oc-2.jpg?resize=1200%2C900&ssl=1)
Crean una maqueta digital de la antigua ciudad de Uruk [Video]
El método presentado por Max Haibt (Departamento de Oriente del Instituto Arqueológico Alemán) consiste en el registro tridimensional eficaz de 40 kilómetros cuadrados mediante un UAV de largo alcance, así…
Restos de un incendio devastador hace 2200 años, provocado por las tropas de Aníbal que se dirigían hacia los Alpes, encontrados en un yacimiento de Lleida
Un edificio en ruinas en medio de los Pirineos registra una tragedia para las gentes que lo habitaban: un incendio devastador que calcinó un asentamiento hasta los cimientos, destruyéndolo todo…
Investigadores descubren por qué las pirámides de Egipto se construyeron a lo largo del Ahramat, un brazo del Nilo hoy desaparecido
Los vastos campos de pirámides de Egipto se concentran a lo largo de una estrecha franja desértica, sin embargo, hasta ahora no se ha dado una explicación convincente de por…
Arqueólogos descubren que los trineos de trilla ya se utilizaban en la Grecia neolítica en el 6500 a.C., unos 3000 años antes de lo que se creía
Utilizado hasta hace pocas décadas para separar la paja del grano en muchos países mediterráneos, de Turquía a España, el trineo de trilla habría aparecido en Grecia ya en el…
Something went wrong. Please refresh the page and/or try again.