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Ciencia

Investigadores restauraron funciones de cerebros de cerdos muertos, lo que aumenta el potencial para aplicaciones humanas

Por Susan Scutti

(CNN) — Un nuevo experimento ha planteado cuestiones médicas y éticas tan serias como las que rodean la edición de genes humanos: un sistema de apoyo que suministra sangre artificial a los cerebros de los cerdos evitó la degradación de importantes funciones neurales, descubrieron los investigadores de Yale.

El doctor Nenad Sestan, autor principal del nuevo estudio y profesor de neurociencia, observó que el flujo sanguíneo y un cierto uso de energía se podían ver en los cerebros muertos, pero los circuitos neurales no mostraron una función de nivel superior, incluida la actividad eléctrica global necesaria para la conciencia.

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Aún así, este nuevo sistema experimental, llamado BrainEx (“exvivo” o “fuera del cuerpo”), puede tener “aplicaciones más amplias”, algunas relevantes para los humanos. Sestan y sus coautores escribieron: “Esta posibilidad plantea importantes consideraciones éticas que deben ser direccionadas”.

“¿Se podría usar BrainEx con el cerebro humano? ¿Es posible en el futuro que se puedan restaurar más funciones cerebrales?”, se preguntó Christine Grady, jefa del Departamento de Bioética del Centro Clínico de los Institutos Nacionales de la Salud. Añadió que el estudio no responde a estas “preguntas lógicas”, aunque “las plantea para ser consideradas ahora y en el futuro a medida que avanza la ciencia”.

La investigación, que fue financiada por la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de la Salud, se publicó este martes en la revista Nature.

Un sofisticado sistema de extracción de sangre artificial

¿Cómo pueden los investigadores estudiar la dinámica del cerebro cuando, a los pocos minutos de la muerte, la pérdida del flujo sanguíneo causa daños irreversibles en los cerebros de los humanos y otros mamíferos avanzados? Para superar este obstáculo, Sestan y sus colegas crearon un sistema diseñado para disminuir varios procesos de degradación tisular en cerebros posmórtem.

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Usando cerebros de una planta de procesamiento de carne de cerdo, aplicaron el sistema experimental BrainEx, que bombea un fluido de sustitución de la sangre que contiene nutrientes y oxígeno, además de compuestos estabilizadores y bloqueadores de actividad en las arterias principales de cada cerebro.

Stefano Daniele, coautor del estudio y miembro del laboratorio de Sestan, explicó que después de que las neuronas se ven privadas de oxígeno y flujo sanguíneo, “comienzan a disparar muy rápidamente, y esto, irónicamente, conduce a su propia desaparición”. Esta actividad, conocida como excitotoxicidad, necesita ser reprimida para proteger las neuronas, y es por eso que un bloqueador de actividad era necesario. En este caso, los investigadores utilizaron un bloqueador del canal de sodio que se administra comúnmente a los pacientes con trastornos convulsivos.

Luego, utilizaron imágenes de ultrasonido, IRM y tomografía computarizada para examinar cómo funcionaban las células y cómo el flujo sanguíneo y la estructura cerebral cambiaban con el tiempo.

Los cerebros enrojecidos con esta solución, cuatro horas después de la muerte, mostraron una reducción en la muerte celular; se restauró la estructura de los vasos sanguíneos y la función circulatoria; se preservó la arquitectura anatómica y celular, y se restauraron algunas respuestas inflamatorias celulares, la actividad neural espontánea en las sinapsis y el metabolismo activo, en comparación con los cerebros en descomposición rápida que se enjuagaron con una solución que carecía de los mismos ingredientes necesarios.

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Sestan enfatizó que la investigación aún se encuentra en las primeras etapas. “Esto no se puede aplicar a los humanos en este momento. Este no es un cerebro vivo y funcional”; es sólo un “cerebro activo celularmente”.

Más adelante, su único objetivo es descubrir si este experimento se puede realizar durante un período más largo utilizando el “mismo paradigma, el mismo cerebro de cerdo, nada más”, dijo Sestan. “Una vez que hagamos esto, veremos dónde llegamos”.

Resultados “sorprendentes”

Andrea Beckel-Mitchener, líder del equipo de la Iniciativa BRAIN en el Instituto Nacional de Salud Mental, señaló que el experimento “no mostró un resurgimiento o recuperación de la función cerebral normal; fue la capacidad de recuperación del tejido cerebral”. Aún así, dijo, el resultado fue sorprendente, porque no se sabía que “las células cerebrales pueden mantener alguna función saludable horas después de la pérdida del flujo sanguíneo”.

Ella describe BrainEx como “un verdadero avance” y anticipa experimentos en los que se usa como una herramienta para entender la biología básica que subyace en el trauma cerebral y el derrame cerebral, entre otros trastornos, y para probar cómo una droga experimental podría afectar el intrincado cableado 3D de un cerebro grande.

Grady notó que el experimento no mostró un resurgimiento de la función cerebral normal. “¿Hay un lugar en el que dejaríamos de hacer la investigación si nos acercamos demasiado al [resurgimiento de la función cerebral normal]? No creo que estemos demasiado lejos de esa posibilidad en este momento para poder decir que nos detendríamos”, dijo ella. “El curso éticamente responsable es perseguir la ciencia para ver dónde nos llevará y qué podemos aprender de ella sobre los cerebros”.

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Martin Monti, profesor asociado en los Departamentos de Psicología y Neurocirugía de la Universidad de California en Los Ángeles, dijo a Science Media Center que “el avance aquí es que, con la tecnología adecuada, ahora podríamos tener más tiempo para recuperar algo de funciones moleculares, celulares y microvasculares antes de que estén completamente comprometidas en el modelo animal no humano”.

Esto no debe confundirse con “actos de magia” restaurando funciones en un héroe favorito desaparecido o con “re-infundir el procesamiento cognitivo o, mucho menos, la sensibilidad en la cabeza decapitada”, dijo Monti, quien no participó en los experimentos.

“Por ahora, la interpretación cautelosa de este trabajo es que, con esta tecnología, la ventana para rescatar del proceso de la muerte el tejido neural profundamente dañado, en el modelo de cerdo, podría ser más grande de lo que pensábamos. Ya es un logro notable”.

Derek Hill, profesor de ciencias de imágenes médicas en el University College London, le dijo al Science Media Center que “BrainEx ciertamente no hizo que los cerebros volvieran a la vida, y en particular no hubo evidencia de actividad nerviosa eléctrica en el cerebro”.

Sin embargo, Hill, que no participó en la investigación, agregó que “esta investigación plantea algunas preguntas fascinantes. En primer lugar, ¿fue este un hallazgo casual o podría ser replicado de manera confiable? En segundo lugar, ¿podrían los cerebros mantenidos por BrainEx ayudar a los científicos a descubrir nuevos tratamientos para enfermedades cerebrales, como el alzhéimer y el párkinson, que están resultando realmente difíciles de tratar? Y en tercer lugar, ¿cuáles son las implicaciones éticas para la forma en que tratamos a los animales después del sacrificio y a los humanos después de los accidentes”.

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Los autores de un editorial publicado junto con el nuevo estudio escribieron que “se necesitan nuevas pautas para los estudios que involucran la preservación o restauración de cerebros completos, porque los animales utilizados para dicha investigación podrían terminar en un área gris, no están vivos, pero no completamente muertos”.

Grady notó que hay “reglas claras sobre lo que puedes hacer con los humanos. Una vez que un humano muere y su tejido está en un laboratorio, hay muchas menos restricciones sobre lo que se podría hacer”. Puede que tenga que haber “nuevas reglas”, dijo.