Cerebro

No. 175

Cerebro transparente

Un equipo de investigadores en ingeniería química y neurociencias de la Universidad Stanford, Estados Unidos, desarrolló un proceso por el cual el cerebro que habían extraído de un ratón se hizo transparente.

Con este proceso, al que llamaron clarity (siglas en inglés de los términos que lo describen), da inicio una nueva época que podríacambiar el conocimiento científico que tenemos del cerebro —el más importante y menos comprendido de los órganos—, su anatomía y la manera en que las enfermedades lo modifican. Por sus cientos de miles de redes neuronales y estructuras moleculares, el cerebro es de una extraordinaria complejidad.

Clarity es el resultado del esfuerzo que realizaron los investigadores para eliminar los elementosopacos del cerebro, en especial los lípidos, y mantener el resto de sus características intactas. Los lípidos son moléculas grasas que se encuentran en el cerebro (y en el resto del cuerpo); forman parte de las membranas celulares que dan al cerebro su estructura. Son un reto para el estudio del cerebro debido a que lo hacen impermeable tanto a la luz como a sustancias diversas. Variosneurocientíficos ya habían intentado extraer los lípidos para estudiar el cerebro sin necesidad de seccionarlo en capas (lo que inevitablemente daña los tejidos), pero al removerlos, éste pierde su forma. En otras investigaciones se ha buscado contrarrestar la opacidad introduciendo en el cerebro sustancias que permiten el paso de la luz. El equipo de Stanford, encabezado por Karl Deisseroth, intentó unmétodo diferente. "Nos acercamos a la ingeniería química para transformar los tejidos biológicos en un nuevo estado, idéntico al original pero transparente y permeable a ciertas macromoléculas", señaló Kwanghun Chung, quien realiza un posdoctorado y es el primer autor del artículo respectivo, que se publicó en la revista Nature a principios de abril.

Lo que hicieron los investigadores fuereemplazar los lípidos del cerebro con un hidrogel; es decir, macromoléculas que forman una red tridimensional de cadenas flexibles y elásticas que mantienen su forma y son cristalinas.

Primero sumergieron el cerebro del ratón a bajas temperaturas en un líquido con dos sustancias: formaldehído y acrilamida. El formaldehído es un compuesto orgánico que en solución acuosa se conoce como formol. Laacrilamida es otro compuesto orgánico, blanco, inodoro y cristalino, que se forma en algunos alimentos (en especial los que contienen almidón) cuando éstos se cocinan o procesan a altas temperaturas.

El formaldehído unió la mayoría de las moléculas del cerebro con la acrilamida, y al calentar este órgano a temperatura corporal se produjo un gel sólido y transparente. Después sometieron el cerebro auna corriente eléctrica que eliminó todo lo que no estaba adherido al gel; como si se hiciera un detallado dibujo a lápiz de una escena y luego se borraran los bordes. Lo que queda de este proceso es un cerebro "fantasma" y transparente, que consta de las células y sus contenidos, pero no de los contornos. Además, puede tratarse con marcadores o luz para estudiarlo.

Si quisiéramos estudiar losefectos de una sustancia en el cerebro con un proceso convencional, por ejemplo el de la proteína beta-amiloide que subyace a la enfermedad de Alzheimer, es relativamente sencillo lograr que ciertas moléculas (marcadores) se adhieran a la proteína para poder localizarla. Pero como el cerebro es opaco, es necesario cortarlo en capas finas para encontrar los marcadores y posteriormente reunirloscon ayuda de un programa de cómputo para ver al cerebro en su totalidad. Con el método clarity se logran mantener los elementos más importantes del cerebro en su sitio —neuronas, proteínas, cadenas de ADN— para poder localizarlos y estudiar las relaciones que existen entre ellos.

Clarity presenta algunas desventajas y la principal, de acuerdo con Chung, es que es difícil aplicar este método...