Experimentos realizados con organoides revelan el mecanismo responsable de que el cerebro humano sea más grande que el de los otros primates. Estas versiones en miniatura del órgano real permitieron salvar la limitación de examinar y manipular el tejido durante las primeras etapas de su desarrollo, cuando las células progenitoras inician la transición que dará lugar a los distintos linajes neuronales.
Madeline A. Lancaster, del Laboratorio de Biología Molecular del Campus Biomédico de Cambridge en Reino Unido, y sus colaboradores obtuvieron los minicerebros a partir de células madre humanas, de gorila y de chimpancé.
En las primeras etapas del desarrollo cerebral, las células progenitoras presentan una forma cilíndrica que facilita el proceso de división y generación de nuevas células con idéntica morfología. Cuanto más se reproduzcan dichas células, mayor número de neuronas originaran. Sin embargo, a medida que maduran, las células progenitoras se tornan alargadas y cónicas, a la vez que reducen su velocidad de reproducción. De acuerdo con los resultados, publicados por la revista Cell, en los organoides de gorilas y chimpancés dicha transición ocurre cinco días después del inicio del cultivo. En humanos, no obstante, el proceso no inicia hasta el día siete. Para los autores, este retraso permitiría a los progenitores dividirse durante más tiempo, hecho que explicaría por qué el cerebro humano contiene 3 veces más neuronas.
Al parecer, la expresión del factor de transcripción ZEB2, más temprana en chimpancés y gorilas que en humanos, impulsaría el cambio de forma de las células progenitoras. La manipulación, mediante ingeniería genética, de las células de los gorilas, para retardar la expresión de ZEB2, confirmó esta hipótesis. Como resultado, los progenitores neurales maduraron más tarde y los organoides de los primates crecieron hasta alcanzar un mayor tamaño. En cambio, la activación antes de tiempo de ZEB2 en los minicerebros humanos tuvo el efecto contrario.
Para Lancaster y su equipo, el hallazgo sugiere que un cambio relativamente sencillo en la morfología de las células puede tener consecuencias notables en la evolución del cerebro. Dada la imposibilidad de estudiar el desarrollo cerebral en embriones humanos o de primates, los organoides constituyen una buena alternativa, a pesar de no reproducir todas las características del tejido real. Aun así, los investigadores no descartan usar otros modelos experimentales, en un futuro, para confirmar los resultados.
Marta Pulido Salgado
Referencia: «An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain», de S. Benito-Kwiecinski et al., en Cell; 184, páginas 1–19, publicado el 24 de mazo de 2021.
