El cerebro del doctor Alysson Moutri se ha especializado en estudiar cerebros. El cerebro de Alysson es único, como el de cualquier persona en este mundo, pero una de sus características es que lleva años estudiando cómo se organizan los cerebros humanos durante el desarrollo. Tal vez no cuente como un súperpoder, pero sí le permitió posicionarse grácilmente en su silla de laboratorio, ajustar de memoria los parámetros del microscopio, colocar sin complicación alguna muestra bajo el lente, y de un solo vistazo, notar un patrón que no había visto antes. En un acto casi reflejo, Alysson expresó: “¡Sí pasó algo!”

Alysson y su equipo de trabajo del Instituto de Medicina Genómica de la Universidad de California en San Diego, intentan resolver una gran pregunta: ¿qué nos hace únicos a las y los humanos? Como todas las grandes preguntas de la ciencia, tal vez nunca lleguemos a una respuesta concreta y contundente. Pero como toda utopía, el ejercicio sirve más para caminar que para llegar realmente a una respuesta.

Y justamente lo que Alysson y su equipo lograron hacer es dar un primer paso muy importante. “Parte de lo que nos hace humanos es nuestra sociabilidad”, dice Alysson en entrevista para Vórtice, “nosotros vivimos en grupos grandísimos, por ejemplo, los chimpancés viven en grupos de máximo cincuenta individuos, mientras que nuestras ciudades son enormes, y la complejidad de nuestras interacciones sociales es mucho mayor”.

Entonces, ¿cómo estudiar esta sociabilidad?, o más bien, ¿qué nos permite ser así de sociables?, ¿cómo podemos mantener tantas y tan complicadas interacciones diarias dentro de nuestras sociedades? Para Alysson la respuesta está en nuestro cerebro. Debe de haber algo en la manera en la que se forma nuestro cerebro, en los nexos natos de nuestras neuronas que nos permiten ser sociales.

Estudiar un cerebro no es sencillo. Menos uno en formación, que normalmente estaría dentro del útero de su madre, quien probablemente no esté muy dispuesta a que un grupo de científicos mida, pique e intente modificar la química de la persona que se está formando en su interior.

Es por esto que en el laboratorio de Alysson trabajan con organoides cerebrales (esas pequeñas bolitas que se ven en la imagen de portada). “Casi siempre dicen que son como cerebros chiquitos”, nos cuenta el investigador, “pero no lo son”. Los organoides cerebrales son pequeños grupos de neuronas humanas, formados aproximadamente por 2.5 millones de neuronas; en comparación, un cerebro humano adulto contiene cerca de 86 mil millones de neuronas. La forma de los organoides cerebrales tampoco se asemeja a la de un cerebro humano, ni desarrollan las mismas funciones, y están lejísimos de ser conscientes.

“Pero son muy buenos para recapitular el inicio del desarrollo del cerebro humano”, explica para Vórtice la investigadora mexicana Ximena Contreras, quien trabajó con organoides cerebrales durante sus estudios de doctorado en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, y quien no está relacionada con el trabajo de Alysson. “La manera en la que las neuronas se empiezan a organizar en un recipiente en el laboratorio para formar los organoides cerebrales, es muy parecida al inicio de la formación de nuestros propios cerebros”, explica Ximena, “son los mismos procesos, y los mismos tipos de células”.

Si bien el grupo de Alysson no inventó la técnica para desarrollar los organoides, sí acaba de publicar los resultados de un experimento que permite usarlos para responder preguntas sobre nuestro origen, preguntas del tipo: ¿qué nos hace únicos? Y, además, lo lograron mutando una sola letra dentro del genoma de las neuronas humanas que conforman el organoide.

Un genoma no sólo es una lista de instrucciones sobre cómo construir a un organismo (con o sin cerebro). Visto desde otro ángulo, el genoma también puede ser una máquina del tiempo. Alysson y su equipo de trabajo analizaron los genomas de cuatro de nuestros ancestros, tres neandertales y un denisovano, buscando diferencias en genes que estuvieran relacionados con el desarrollo del cerebro.

Encontraron 61 genes que cumplían las condiciones, “pero queríamos estar seguros de poder observar un fenotipo, un cambio”, dice Alysson. Entre esos 61 genes había uno que parecía prometer ese cambio observable, su nombre es NOVA1. Tanto neandertales como denisovanos y nosotros tenemos ese gen, pero las versiones son distintas. Los neandertales y los denisovanos tienen una versión, nosotros tenemos otra, y la diferencia es una sola letra en su secuencia. Esta letra en el gen, cambia un aminoácido en la proteína que codifica.

“Hicimos un modelo virtual en la computadora y notamos que ese cambio de letra sí cambiaba un poco la forma de la proteína”, me explica Alysson. Pero no sólo era el cambio de forma lo que importaba. Parte de la razón por la que eligieron a NOVA1 es porque la proteína que se codifica con la secuencia de ese gen, controla la acción de otros genes, y por lo tanto, de sus proteínas. Es decir, al cambiar NOVA1, es probable que también se cambie la acción de otras proteínas.

Un pequeño cambio en un modelo computacional, un posible cambio en varias proteínas. Los condicionales se empezaban a acumular. “Al principio casi nadie quería trabajar en este proyecto”, confiesa Alysson entre risas, “representaba mucho trabajo para algo que tal vez no saliera; era una apuesta muy grande”.

Porque al parecer, hacer un organoide cerebral no es muy complicado. “Lo complicado es hacer varios y que sean reproducibles”, comenta Ximena, “requieren cuidados diarios y un poco de suerte”. Quienes trabajan con organoides deben de asegurarse que los cúmulos de células se acomoden de buena manera en la caja de Petri, que no tengan mucho alimento, pero tampoco muy poco, que la temperatura sea la ideal, así como las concentraciones de sales de su entorno. Una pregunta común en su laboratorio era si los organoides estaban felices o no, refiriéndose a que no sólo deberían de estar bien, sino en una condición óptima; es un ejemplo de qué tan precisos deben de ser los cuidados, me cuenta Ximena. “Es un proceso casi artesanal”, concluye.

Con mucho cuidado, el equipo de trabajo de Alysson se dedicó a generar dos líneas de organoides cerebrales, una que llevaría la versión moderna, nuestra, del gen NOVA1, y otra que llevaría la versión de nuestros ancestros. Esta versión del gen, la de los neandertales y los denisovanos, fue generada mediante la técnica de edición genética CRISPR/Cas9, que recién el año pasado le valió el Premio Nobel de Química a Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier. Y con esa diferencia casi nimia de una sola letra en ADN, esperaban poder ver un cambio.

Por eso Alysson se emocionó tanto al ver que los organoides cerebrales que llevaban las versiones de nuestros ancestros en el gen NOVA1 eran diferentes de los organoides con la versión nuestra. “¡Sí pasó algo!”, dijo viéndolos al microscopio. La versión humana de los organoides cerebrales formaba pequeñas bolitas más o menos redondas, con una superficie lisa. Los organoides cerebrales con la versión de NOVA1 de nuestros ancestros formaban unas bolas garapiñadas, llenas de pequeñas protuberancias. “Bueno, ya sabemos que sí pasa algo”, dice aliviado Alysson, “ahora falta saber por qué pasa eso”.