'Blade Runner' Deja de Parecer Ficción con el Primer Cerebro Sintético que Funciona en un Laboratorio

Un grupo de investigadores de la Universidad de California en Riverside acaba de construir algo que hasta hace poco sonaba más a película que a laboratorio: un modelo funcional de tejido cerebral humano fabricado sin ni una sola pieza de origen animal. Este cerebro sintético abre una puerta enorme para estudiar enfermedades neurológicas y probar fármacos.

El equipo ha creado una plataforma a la que han llamado BIPORES y la ha presentado como una forma totalmente nueva de imitar cómo se comporta el cerebro humano en sus primeras fases de desarrollo. Es un entorno donde las células madre neuronales pueden organizarse y comunicarse casi como lo harían en un cerebro real. El truco no está solo en las células, sino en la matriz que las rodea.

Si lo piensas, el cerebro humano no es solo un montón de neuronas flotando. Es una red extremadamente compleja en la que las células solo funcionan bien si están inmersas en una matriz que les permita comunicarse, crecer y organizarse de forma precisa. Los modelos de laboratorio que teníamos hasta hoy intentaban copiar esa red, pero se quedaban cortos cuando llegaba el momento de reproducir las estructuras más delicadas del tejido real. Y ahí es donde BIPORES da el golpe de efecto.

Los científicos de Riverside explican que muchos modelos previos se parecían “por fuera” al tejido cerebral, pero fallaban en la arquitectura interna. Las neuronas sobrevivían, sí, pero no siempre establecían conexiones tan activas ni tan ordenadas como en un cerebro humano. Faltaba una matriz que realmente se comportara como el entorno natural del tejido, sin depender de componentes animales como ciertos geles derivados de tejidos biológicos.

BIPORES rompe con esa dependencia al ser, según sus creadores, el primer modelo funcional de tejido cerebral completamente sintético, sin una sola molécula procedente de animales. Para la investigación neurológica y el desarrollo de fármacos, que permite estudiar cómo responden las células humanas sin el “ruido” extra que añaden los materiales biológicos de origen animal. Y eso puede cambiar tanto la velocidad como la precisión con la que se validan nuevos tratamientos.

La base de todo es el polietilenglicol, o PEG, un polímero químicamente neutro que ya se usa en muchos productos médicos y farmacéuticos. En su estado normal, el PEG es bastante poco amigable para las células: no se pegan bien, no crecen como deberían y la estructura que forma no tiene nada que ver con la del tejido cerebral humano. La clave del avance está en transformar ese material tan simple en una especie de “andamio” tridimensional donde las neuronas quieran vivir.

Para conseguirlo, el equipo se inspiró en unos geles llamados ‘bijels’. Son materiales con superficies internas onduladas y continuas, como un laberinto microscópico lleno de curvas y pasadizos. Esa geometría, llevada al PEG, permite configurar una matriz en la que el espacio interno no es plano ni homogéneo, sino lleno de recovecos donde las células pueden anclarse y extender sus prolongaciones. Ahí empieza a parecerse de verdad a un trozo de tejido cerebral humano.

El proceso de fabricación de este cerebro sintético arranca con una mezcla bastante sencilla de agua, etanol y PEG. Esa mezcla se hace pasar por unos microtubos de vidrio muy finos, donde los diferentes componentes se organizan a escala microscópica. Justo en ese momento, los investigadores aplican un destello de luz que solidifica el material, fijando la arquitectura interna que buscaban.

El resultado es una estructura porosa con canales y cavidades que permiten que el oxígeno y los nutrientes puedan circular sin problemas. Esto es crucial, porque un modelo de tejido cerebral humano que no gestione bien el flujo de nutrientes se degrada rápido o no refleja cómo responden las neuronas en un organismo vivo. Aquí, en cambio, la propia geometría del material favorece esa circulación casi desde el minuto uno.

Una vez tienen esos filamentos porosos, entra en juego la impresión 3D. El sistema va superponiendo capas de filamentos, una tras otra, hasta levantar un bloque estable de tejido sintético. Capas y más capas, pero siempre respetando la estructura interna ondulada que hace que BIPORES funcione. Es como si fueses apilando piezas microscópicas para crear, poco a poco, un pequeño “cerebro” en versión inicial.

En este entorno, las células madre neuronales empiezan a hacer lo que mejor saben hacer: se adhieren a la matriz, se multiplican y, lo más llamativo, empiezan a establecer conexiones activas entre ellas. Según los datos que aporta el grupo de Riverside, esas conexiones no son meras uniones aleatorias, sino patrones que recuerdan al comportamiento del cerebro humano en sus fases tempranas de desarrollo. Ahí es donde el modelo deja de ser solo una estructura bonita y pasa a ser funcional.

Los investigadores señalan que esta reproducción fiel del comportamiento temprano del cerebro humano hace que BIPORES sea especialmente prometedor para analizar etapas de desarrollo en las que aún es imposible experimentar en humanos. Subrayan que no se trata de un “mini cerebro consciente”, sino de un modelo de tejido cerebral humano pensado para investigación controlada, con límites claros en cuanto a tamaño y complejidad.

Cómo este modelo de tejido cerebral humano sintético puede cambiar la investigación de fármacos

El impacto potencial en el desarrollo de fármacos es evidente. Con un modelo de tejido cerebral humano totalmente sintético, vas a poder probar compuestos de una forma más reproducible, sin la variabilidad que introducen los materiales de origen animal. Esto reduce el riesgo de resultados engañosos y puede ahorrar años de trabajo, sobre todo en fases iniciales de cribado de moléculas.

Hay otro punto práctico: al ser un material diseñado en el laboratorio, BIPORES permite ajustar la arquitectura interna según lo que necesites estudiar. Puedes cambiar la densidad de los poros, el grosor de los filamentos o la forma del bloque para acercarte a distintas regiones del cerebro humano. Esa flexibilidad es mucho más difícil cuando dependes de matrices biológicas extraídas de tejidos animales.

Actualmente, el modelo de cerebro sintético que han mostrado tiene unos dos milímetros de diámetro. Es muy pequeño, casi como la punta de un lápiz, pero ya suficiente para observar cómo se forman y se mantienen las conexiones neuronales. El equipo está trabajando en aumentar este tamaño, porque cuanto mayor sea el bloque de tejido, más complejos serán los patrones de actividad que se puedan estudiar.

Los datos que presentan, revisados por colegas de la propia universidad y recogidos en su documentación interna, se basan en experimentos repetidos y medidas de actividad celular con técnicas estándar de laboratorio. No es un anuncio aislado ni una promesa a futuro, sino un sistema que ya funciona en condiciones controladas. Quedan meses de validación antes de que se convierta en una herramienta de uso extendido en otros centros.

Aplicaciones futuras del modelo de cerebro sintético en otros órganos humanos

La parte más llamativa es que BIPORES no se quiere quedar en el cerebro. Los investigadores ya hablan abiertamente de adaptar la técnica a otros órganos, como el hígado. La idea es aprovechar la misma lógica: construir una matriz totalmente sintética que copie la arquitectura del tejido y después sembrarla con células humanas específicas de cada órgano.

Si logran trasladar esta estrategia al hígado, podrías tener modelos de tejido hepático humano donde probar la toxicidad de nuevos fármacos antes de pasar a ensayos clínicos. Menos dependencia de animales de laboratorio y más datos directamente relacionados con la respuesta humana. Adaptar el modelo de tejido cerebral a otros órganos no es automático, y cada tejido tiene sus propias exigencias estructurales.

Por ahora, este pequeño bloque de unos dos milímetros concentra un cambio de paradigma importante: pasar de modelos basados en materiales animales a un modelo de tejido cerebral humano totalmente sintético que imita la fase temprana del desarrollo.

Si el equipo de Riverside consigue escalar su tamaño y trasladar la técnica a órganos como el hígado, vas a poder ver una nueva generación de modelos de laboratorio más precisos, más controlables y mucho más cercanos al futuro que imaginaban historias como ‘Blade Runner’.