Replican cerebro de un Neandertal en Brasil

Hasta ahora, los investigadores que querían entender el cerebro de los neandertales se encontraban con una difícil situación, pues este difiere en gran manera del de los humanos actuales, por lo que tenían que estudiar el vacío de los cráneos fosilizados, los mejores conocimientos sobre la neurología de nuestros parientes misteriosos y extintos provienen del análisis de la forma y el volumen de los espacios dentro de los restos encontrados.

Debido a esta necesidad, se suscitó un matrimonio entre tres campos ardientes, el ADN antiguo, el editor genómico CRISPR y los «organoides» creados a partir de células madre, que ofrece una nueva opción provocadora, aunque muy preliminar en la que al menos dos equipos de investigación trabajaron para diseñar células madre e incluir genes de Neandertales y hacer que crezcan en «minibrains» o mini cerebros, que reflejan la influencia de ese ADN antiguo.

Al momento, no se ha publicado nada de este trabajo, pero Alysson Muotri, un brasileño genetista de la facultad de medicina de la universidad de California en San Diego, describió a los organoides neandertales creados por su grupo, este mes en una conferencia de UCSD llamada “Imaginación y evolución humana”, el equipo de científicos ha convencido a las células madre dotadas con ADN de Neandertal con masas del tamaño de un guisante, que imiten a la corteza, la capa externa de los cerebros reales.

En comparación con los minibrains corticales hechas con células humanas típicas, los organoides neandertales tienen forma y diferencia básicas en la estructura de sus redes neuronales, entre las que se incluyen algunas que pueden haber influido en la capacidad de socialización de la especie, «Estamos tratando de recrear las mentes de Neandertal», dice Muotri.

¡Un plato de mini cerebros neandertales, Por favor!

Todd Preuss, un neuroanatomista en el centro nacional de investigación de primates Yerkes de la universidad Emory en Atlanta, que casualmente se jubila en el momento en que al enfoque de estudio de la evolución cerebral se afianza, ha afirmado estar algo envidioso, Preuss dijo que «Todavía es un largo camino para pasar de organoides a cerebros reales, pero si la técnica se puede desarrollar lo suficiente como para brindarnos más información sobre la estructura normal del tejido, entonces tenemos algo que probablemente sea muy útil».

Svante Pääbo, director del instituto Max Planck de antropología evolutiva en Leipzig, Alemania, espera que el trabajo genere escepticismo porque es muy difícil determinar qué diferencias genéticas son «relevantes desde el punto de vista funcional», y los organoides solo representan la etapa inicial del desarrollo cerebral, estos «organoides están lejos de poder decirnos cómo funcionan los cerebros adultos», indica Pääbo, quien dirigió el equipo que descifró el genoma del Neandertal al rescatar el ADN de sus huesos.

Su grupo también ha comenzado a fabricar organoides con genes cerebrales de Neandertal, pero enfatiza que la técnica puede introducir mutaciones involuntarias, «Hay muchos experimentos de control que hacer, y luego estoy bastante esperanzado de que superemos esas dudas», confiesa en científico, Pääbo, planea comparar los organoides cerebrales de Neandertal con los hechos a partir de chimpancés o células humanas modernas.

Muotri se centró en aproximadamente 200 genes codificadores de proteínas que difieren entre los neandertales y los humanos modernos, conocido como NOVA1, desempeña un papel en el desarrollo temprano del cerebro en los humanos modernos y también está relacionado con el autismo y la esquizofrenia por que controla el empalme del ARN de otros genes y es probable que hayan ayudado a producir más de 100 proteínas cerebrales nuevas en los neandertales.

Sólo un par de bases de ADN difiere entre el gen Neanderthal y el gen humano moderno, Muotri y sus compañeros de trabajo comienzan con células de la piel de una «persona neurotípica» o que no posea ningún defecto genético conocido que esté relacionado con trastornos neurológicos y manipulan sus genomas para convertirlas en células madre pluripotentes.

El equipo CRISPR, se dirige a NOVA1 y realiza intercambios en el par de bases Neandertal para reemplazar los pares del humano moderno y para evitar ser engañados por los cambios de ADN «fuera del objetivo» realizados por CRISPR, así como los errores genéticos que pueden ocurrir al producir las células madre, secuencian las células resultantes y descartan las que tienen mutaciones no intencionadas.

El proceso se alarga varios meses, para lograr hacer crecer las células madre que contienen ADN de Neandertal en organoides, que denominan «neanderóides», indica Muotri, al compararlos con organoides cerebrales humanos modernos fabricados en condiciones idénticas, su equipo descubrió que las células neuronales con el NOVA1 neandertalizado migran más rápidamente dentro de un organoide a medida que forman estructuras.

«Creemos que está relacionado con la forma del organoide, pero no tenemos idea de lo que significa», aclara Muotri, señalando que los neanderóides tienen forma de «palomita de maíz», mientras que los organoides corticales humanos modernos son esféricos. Las neuronas Neanderóides también hacen menos conexiones sinápticas, creando lo que se asemeja a una red neuronal anormal.

Varias de estas diferencias reflejan lo que Muotri encontró al estudiar el desarrollo neuronal en el cerebro de niños con autismo, «no quiero que las familias concluyan que estoy comparando niños autistas con neandertales, pero es una observación importante», manifiesta Muotri, quien tiene un hijastro con autismo, «en los humanos modernos, este tipo de cambios están relacionados con defectos en el desarrollo cerebral que se necesitan para la socialización. Si creemos que es una de nuestras ventajas sobre los neandertales, es relevante».

Muotri ha desarrollado los organoides del cerebro humano hasta el punto en que su equipo puede detectar señales eléctricas oscilantes dentro de las bolas de tejido y ahora están cableando los organoides a robots que se parecen a cangrejos, esperando que los organoides aprendan a controlar los movimientos de los robots, en última instancia, Muotri quiere enfrentarlos contra robots ejecutados por neanderóides cerebrales.

Este experimento «Es un poco salvaje», dice Simón Fisher, un genetista que dirige el instituto Max Planck para psicolingüística en Nijmegen, Países Bajos, quien diseñó ratones para tener un gen humano mutado relacionado con trastornos del habla, pero ha dicho que se trata de «ciencia creativa».