Un equipo de la Universidad de Aberdeen ha llevado adelante una investigación para estudiar cómo la inflamación materna durante el embarazo puede alterar de manera directa el desarrollo cerebral fetal. El trabajo halló una vía biológica posible, luego de observar que la exposición a una proteína inflamatoria liberada por el sistema inmunitario provocó pliegues prematuros en la corteza en desarrollo, aumentó su grosor y aceleró tanto la producción como la maduración de las neuronas. La investigación fue informada inicialmente por el portal especializado en salud y ciencia Medical Xpress y publicada en la revista Nature Neuroscience.
El estudio también logró identificar la activación sostenida de la vía NF-κB como un mecanismo central de dichos cambios. Esta vía consiste en una cadena de reacciones moleculares que, al ser activada, regula procesos vitales como la inflamación y el crecimiento celular. Durante la investigación, cuando los científicos bloquearon esta vía específica, consiguieron revertir muchos de los efectos observados previamente en el tejido.
Según explicó el coautor principal del estudio, Daniel Berg, la activación inmunitaria materna ya había sido vinculada en investigaciones previas con un riesgo mayor de trastornos del neurodesarrollo en la descendencia. Sin embargo, hasta el momento seguía sin estar del todo claro de qué manera la inflamación afectaba de forma directa al cerebro humano en plena fase de formación. El trabajo apunta directamente a una señal inflamatoria relacionada con dicha activación inmunitaria como un factor con la capacidad de actuar de manera directa sobre las células madre neurales del cerebro en desarrollo, modificando de este modo la arquitectura temprana de la corteza humana.
Para llevar a cabo la investigación y analizar este proceso con precisión, los científicos decidieron optar por un modelo diferente al de los habituales organoides, los cuales son versiones simplificadas de órganos humanos cultivadas en laboratorios a partir de células madre. Berg señaló que una de las limitaciones principales de esos modelos tradicionales radica en la dificultad para reproducir con fidelidad la complejidad celular completa y el entorno de desarrollo real del cerebro.
Ante esta limitación metodológica, el grupo de investigación creó los denominados cerebroides. Estos consisten en pequeños fragmentos tridimensionales de tejido cerebral humano en desarrollo que se mantienen vivos fuera del cuerpo dentro de un entorno controlado y rico en nutrientes. A diferencia de lo que ocurre con los organoides, estos nuevos modelos preservan de manera considerable la estructura, la diversidad celular y la organización características de la corteza cerebral en desarrollo.
El tejido utilizado en el estudio procedía de la corteza prefrontal dorsolateral, una región específica del lóbulo frontal que se encuentra vinculada de forma directa con funciones cognitivas superiores. Dicho material fue obtenido de cerebros fetales humanos tras la realización de interrupciones voluntarias del embarazo. Sobre estos cerebroides, los investigadores aplicaron la proteína inflamatoria conocida como IL-17A, con el propósito de observar con detalle cómo respondía el tejido ante esa señal específica.
Por su parte, la coautora principal, Eunchai Kang, explicó que el objetivo central consistía en lograr un sistema que permitiera examinar de forma directa la manera en que las señales inflamatorias influyen de manera concreta sobre las primeras etapas del desarrollo del cerebro humano. Para alcanzar este objetivo, el equipo combinó técnicas de microscopía y marcaje celular junto con la secuenciación de ARN —una técnica encargada de analizar la actividad genética de las células— y la proteómica, que analiza el conjunto total de proteínas producidas por el tejido, logrando así observar detalladamente los cambios estructurales, en la producción neuronal y en las rutas moleculares implicadas.
Uno de los hallazgos más destacados del trabajo fue que la exposición a la proteína IL-17A provocó que la corteza se plegara de manera prematura, desarrollando antes de tiempo las arrugas características del cerebro ya maduro, además de volverse considerablemente más gruesa. Al mismo tiempo, este proceso aceleró la producción y la maduración de las neuronas. Berg indicó que el equipo comprobó que la proteína IL-17A no actuaba de forma indirecta, sino que lo hacía directamente sobre las células madre neurales, destacando nuevamente a la vía NF-κB como un mecanismo sumamente importante para explicar todas las alteraciones que fueron detectadas durante el análisis.
No obstante, los autores aclararon que el estudio no determina de ninguna manera que la inflamación materna cause por sí sola trastornos del neurodesarrollo. Los resultados obtenidos no prueban una relación de causa y efecto definitiva, pero sí aportan una valiosa pista acerca de cómo podría llegar a operar dicho vínculo a un nivel estrictamente biológico.
Tras estos resultados, los investigadores tienen como objetivo actual entender con un mayor nivel de detalle la forma en que los distintos tipos celulares del cerebro en desarrollo responden a estas señales inflamatorias. Esto incluye el estudio de las células inmunitarias propias del cerebro, los vasos sanguíneos que se encuentran en plena formación y las células madre neurales especializadas que contribuyen a que la corteza cerebral humana crezca y adquiera su forma definitiva.
Como siguiente paso en su línea de investigación, el equipo planea desarrollar modelos de cerebroides correspondientes a otras regiones del cerebro en desarrollo. Esto les permitirá determinar si las demás áreas responden de una manera similar ante las señales inmunitarias e inflamatorias y frente a otros factores de tipo ambiental, o si por el contrario presentan patrones completamente distintos.
