Durante décadas, la comunidad científica asumió que todas las regiones del cerebro se desarrollaban a partir de una única población de células progenitoras tempranas. Sin embargo, una nueva investigación liderada por la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford y publicada en la revista Nature Neuroscience ha derribado este modelo, demostrando que el cerebro se origina desde etapas muy tempranas a partir de dos grupos celulares completamente distintos.
El hallazgo: Dos poblaciones mutuamente excluyentes
El equipo de investigadores comenzó analizando embriones de ratón durante la gastrulación, una etapa embrionaria temprana donde las células se organizan en capas para formar órganos. Descubrieron que el desarrollo cerebral depende de dos poblaciones de células progenitoras que no se mezclan ni se superponen:
- Población Frontal (Gen OTX2): Destinada exclusivamente a producir el prosencéfalo y el mesencéfalo (las partes frontal y media del cerebro).
- Población Posterior (Gen GBX2): Encargada de dar origen al rombencéfalo (la parte posterior del cerebro).
Para confirmar si este comportamiento se repetía en humanos, los científicos modificaron células madre pluripotentes en laboratorio, asignándoles características del ectodermo neural anterior (aNE) y posterior (pNE). Tras marcarlas con fluorescencia y aplicarles señales moleculares, lograron inducir exitosamente a las células humanas para que se convirtieran en neuronas motoras del rombencéfalo, comprobando que poseían tanto las proteínas correctas como actividad eléctrica funcional.
Un mecanismo evolutivo antiguo
El estudio demostró que este proceso de separación celular desde el origen no es exclusivo de ratones o humanos. Al utilizar modelos animales adicionales, los investigadores observaron el mismo mecanismo en macacos, pollos, peces cebra y gusanos bellota. La presencia de esta característica en especies con historias evolutivas tan variadas sugiere que se trata de un mecanismo de desarrollo cerebral muy antiguo en los vertebrados.
Nueva esperanza contra enfermedades neurodegenerativas
Este descubrimiento explica por qué, durante décadas, los científicos fracasaron al intentar cultivar ciertos tipos de células cerebrales en laboratorio.
“Los intentos anteriores de crear neuronas del rombencéfalo probablemente trataron de inducir la diferenciación de progenitores del prosencéfalo y del mesencéfalo hacia células del rombencéfalo, algo que nuestro estudio demuestra que no es posible”, detalló Rayyan Jokhai, coautor de la investigación.
Por su parte, Kyle Loh, doctor en Biología del desarrollo y profesor asociado de Stanford, destacó que el hallazgo abre una frontera médica sin precedentes. Al poder cultivar finalmente neuronas de la parte posterior del cerebro en una placa de Petri, los científicos ahora cuentan con un modelo real y funcional para estudiar enfermedades devastadoras que afectan al tronco encefálico, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la atrofia muscular espinal, acelerando el desarrollo de futuras terapias regenerativas.