Stanford crea un modelo cerebral quimérico para investigar trastornos neurológicos
Un equipo de investigadores de Stanford Medicine desarrolló un nuevo modelo experimental que permite estudiar tejido cerebral humano dentro de un organismo vivo. El trabajo consiste en trasplantar organoides corticales humanos, pequeños tejidos creados a partir de células madre en laboratorio, a ratones modificados para tener gran parte de la corteza cerebral ausente. El resultado es un modelo denominado xenocortical, en el que células humanas pueden desarrollarse e integrarse con circuitos del sistema nervioso del animal.
El estudio fue publicado en la revista científica Nature el 16 de septiembre de 2026 y representa un avance en las herramientas disponibles para investigar cómo se desarrolla el cerebro humano y qué ocurre cuando determinados procesos neurológicos resultan alterados. La investigación fue dirigida por el neurocientífico Sergiu Pașca, de Stanford Medicine, junto con otros investigadores de la institución.
Para desarrollar el modelo, los científicos utilizaron organoides corticales derivados de células madre humanas. Estos tejidos tridimensionales pueden reproducir algunas características del desarrollo de la corteza cerebral, aunque no constituyen un cerebro humano completo. Los investigadores los colocaron en ratones recién nacidos especialmente modificados para contar con un espacio cerebral mucho mayor del habitual para que el tejido humano pudiera crecer e integrarse.
Uno de los resultados más llamativos fue el nivel de desarrollo alcanzado por el tejido trasplantado. Según Stanford, aproximadamente tres meses después del procedimiento, más de 90% del volumen cortical de estos ratones correspondía a tejido humano. Las neuronas humanas no permanecieron aisladas, sino que establecieron conexiones con neuronas del animal y con otras partes de su sistema nervioso, incluida la médula espinal.
Los investigadores también observaron que las células humanas presentaban actividad organizada. Mediante técnicas de imagen y registros electrofisiológicos pudieron analizar la actividad de los circuitos formados dentro del tejido humano, algo que resulta especialmente relevante porque permite estudiar determinadas características neuronales en un organismo vivo y no únicamente en cultivos de laboratorio.
El modelo también permitió realizar una prueba relacionada con una de las causas conocidas de daño cerebral durante el desarrollo: la falta de oxígeno. Los científicos expusieron a los animales a un periodo controlado de privación de oxígeno y observaron respuestas en las células corticales humanas. Este tipo de investigación puede ayudar a comprender mecanismos asociados con lesiones cerebrales que ocurren durante etapas tempranas del desarrollo y que pueden estar relacionadas con condiciones como la parálisis cerebral.
El interés por este modelo también está relacionado con el estudio de trastornos del neurodesarrollo. Stanford señala que algunas características biológicas del cerebro humano no pueden reproducirse completamente mediante modelos animales convencionales. Al incorporar tejido cerebral humano, los investigadores pueden analizar cómo determinadas alteraciones genéticas o celulares afectan la formación y funcionamiento de los circuitos neuronales.
La investigación tiene antecedentes en trabajos anteriores del laboratorio de Pașca. En 2022, su equipo había utilizado tejido cerebral humano derivado de pacientes con síndrome de Timothy, una enfermedad genética poco frecuente asociada con autismo grave y una mayor vulnerabilidad a epilepsia y otros problemas neurológicos. Aquel trabajo permitió identificar alteraciones moleculares y estudiar posibles intervenciones experimentales.
Una de las novedades del modelo actual es que el tejido humano puede desarrollarse en un entorno mucho más amplio que el de los cultivos tradicionales. Los investigadores explicaron que, en modelos anteriores, las neuronas humanas y las del animal podían competir por espacio y recursos, limitando la integración. Al eliminar gran parte de las neuronas corticales del ratón receptor, el nuevo sistema proporciona un entorno donde el tejido humano puede ocupar una parte mucho mayor de la corteza.
El estudio también permitió identificar tipos de células humanas que habían sido difíciles de observar en cultivos de laboratorio. Stanford destacó especialmente la presencia de las llamadas neuronas de von Economo, células grandes y especializadas que anteriormente se habían observado principalmente en cerebros humanos examinados después de la muerte y que no habían podido reproducirse adecuadamente en cultivos convencionales. Estas neuronas están relacionadas con regiones cerebrales involucradas en procesos sociales y de toma de decisiones.
Los científicos consideran que este tipo de modelo podría utilizarse para estudiar distintos trastornos neurológicos y del desarrollo, así como para probar posibles tratamientos antes de avanzar hacia investigaciones clínicas. Sin embargo, el trabajo todavía se encuentra en una etapa experimental y no significa que exista un nuevo tratamiento para el autismo, la parálisis cerebral u otras enfermedades. Su principal aportación por ahora es proporcionar una herramienta para investigar cómo funcionan y se alteran determinados circuitos cerebrales humanos.
La investigación forma parte de una tendencia más amplia en neurociencia hacia el desarrollo de modelos que combinen células humanas, organoides y sistemas animales. Estas herramientas buscan superar algunas de las limitaciones de los cultivos celulares y de los modelos animales tradicionales, permitiendo observar procesos que serían muy difíciles de estudiar directamente en el cerebro humano. Para Stanford, los nuevos ratones xenocorticales podrían ofrecer información a nivel de circuitos y comportamiento sobre el desarrollo cerebral y determinadas enfermedades.
El siguiente reto será determinar hasta qué punto estos modelos pueden reproducir de manera fiel las condiciones presentes en pacientes humanos. Aunque contienen una gran cantidad de tejido cerebral humano y desarrollan conexiones funcionales, continúan siendo modelos experimentales que combinan componentes humanos y animales. Por ello, sus resultados deberán compararse con investigaciones clínicas, estudios de pacientes y otros modelos antes de establecer conclusiones sobre enfermedades específicas.
