Un avance con células madre produce motoneuronas humanas del rombencéfalo

Los investigadores han producido motoneuronas humanas funcionales del rombencéfalo a partir de células madre, tras identificar una bifurcación que hasta ahora había pasado inadvertida en las primeras etapas del desarrollo cerebral. El avance podría proporcionar a los científicos una forma de estudiar las células nerviosas implicadas en la deglución, el movimiento facial y la respiración —funciones que se pierden progresivamente en la atrofia muscular espinal y la esclerosis lateral amiotrófica.

SciTechDaily informa de que el equipo, dirigido por Stanford Medicine, rastreó el origen de las células hasta una ruta embrionaria diferenciada, en lugar de intentar convertir progenitoras destinadas a formar otras partes del cerebro. Los resultados se publicaron en Nature Neuroscience el 18 de septiembre de 2026.

Las neuronas cultivadas en laboratorio generaron potenciales de acción, los impulsos eléctricos que utilizan las células nerviosas para comunicarse. También produjeron proteínas asociadas con regiones del rombencéfalo que controlan los músculos de la cara y la garganta, lo que sugiere que las células habían adquirido características clave de sus equivalentes naturales.

Una ruta independiente hacia el rombencéfalo

Los investigadores comenzaron con células madre pluripotentes humanas, que pueden desarrollarse en muchos tipos celulares distintos. Para determinar cómo dirigirlas hacia el rombencéfalo, los investigadores de posgrado Rayyan Jokhai y Carolyn Dundes examinaron la gastrulación, una fase temprana del desarrollo embrionario en la que surge la organización básica del cuerpo.

Durante gran parte de la biología del desarrollo moderna, los científicos supusieron que el prosencéfalo, el mesencéfalo y el rombencéfalo surgían de una única población compartida de células precursoras. El trabajo del equipo de Stanford cuestiona ese modelo. En embriones de ratón en desarrollo, identificó en cambio dos grupos que no se solapaban.

Las células portadoras del gen Otx2 se desarrollaron hasta formar el prosencéfalo y el mesencéfalo. Otra población, marcada por Gbx2, se convirtió en el rombencéfalo. Los dos grupos ya eran distintos en las primeras etapas examinadas, y las células que formaban el rombencéfalo se desarrollaban junto a las que generaban la parte frontal del cerebro, no a partir de ellas.

La diferencia también era visible en la cromatina, el empaquetamiento molecular que controla qué regiones del ADN están disponibles para su uso. El tejido embrionario que da origen al prosencéfalo y al mesencéfalo presentaba una organización de la cromatina distinta de la del tejido que forma el rombencéfalo. Esa diferencia ayuda a explicar por qué los intentos anteriores de cultivar neuronas del rombencéfalo no habían tenido éxito: comenzaban con células precursoras comprometidas con otro destino del desarrollo.

Al seguir la ruta asociada a Gbx2, el equipo pudo generar en el laboratorio las neuronas humanas deseadas. Disponer de estas células es importante porque el tejido del tronco encefálico no puede obtenerse de pacientes vivos, lo que deja a los investigadores con pocas formas de observar cómo las enfermedades dañan estas neuronas vulnerables.

Relevancia para la AME y la ELA

La AME es una de las principales causas hereditarias de muerte durante el primer año de vida. La ELA se diagnostica con mayor frecuencia entre los 40 y los 70 años y puede dañar motoneuronas tanto del rombencéfalo como del prosencéfalo. Aunque las enfermedades son diferentes, ambas pueden alterar progresivamente las células del rombencéfalo que coordinan la deglución y la respiración.

Cuando falla la deglución, los alimentos o los líquidos pueden entrar en los pulmones y provocar neumonía. A medida que avanza la enfermedad, los pacientes también pueden perder la capacidad de respirar de forma independiente. Un modelo basado en células humanas podría permitir a los investigadores examinar los primeros cambios en las neuronas afectadas, probar posibles tratamientos e investigar si las células dañadas pueden reemplazarse o repararse.

Los investigadores planean estudiar con precisión cómo la AME y la ELA dañan las motoneuronas del rombencéfalo. También pretenden investigar los orígenes del desarrollo de la médula espinal. El trabajo podría tener implicaciones que vayan más allá de las enfermedades de las motoneuronas, ya que el rombencéfalo ayuda a regular el hambre y contiene circuitos sobre los que actúan medicamentos para perder peso como la semaglutida.

Pistas sobre la historia profunda del cerebro

El descubrimiento relacionado con el desarrollo también planteó una cuestión evolutiva: si la parte frontal y la parte posterior del cerebro surgen de poblaciones embrionarias separadas, ¿podrían representar sistemas nerviosos antiguos que posteriormente se unieron?

El equipo encontró indicios del mismo patrón de dos orígenes en pollos, peces cebra y gusanos bellota, basándose en más de 550 millones de años de historia evolutiva. Los gusanos bellota son parientes lejanos de los humanos. Las medusas, cuyo linaje se separó del linaje humano hace aproximadamente entre 600 y 700 millones de años, tienen sistemas nerviosos situados en extremos separados de sus cuerpos.

Los investigadores interpretan estas comparaciones como una evidencia de que el cerebro moderno podría combinar dos sistemas neuronales más antiguos que evolucionaron de forma independiente y posteriormente se unieron. El resultado es un único órgano cuyas partes frontal y posterior trabajan ahora estrechamente como una sola, aunque conservan fundamentos del desarrollo diferenciados.

El estudio contó con el apoyo de los National Institutes of Health, la National Science Foundation, el California Institute for Regenerative Medicine y varias organizaciones académicas, benéficas y biomédicas, entre ellas la Spinal Muscular Atrophy Foundation y el Howard Hughes Medical Institute.