Este avance podría ayudar a generar terapias tempranas para trastornos neurológicas como el autismo.
Un nuevo estudio conducido por científicos de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), presentó el primer mapa que muestra cómo evoluciona la regulación genética durante el desarrollo del cerebro humano. Este mapa muestra como la estructura 3D de la cromatina y proteínas del ADN juegan un rol fundamental en el desarrollo del cerebro. El avance ofrece nuevas perspectivas sobre cómo el desarrollo temprano determina la salud mental a lo largo de la vida. El estudio donde se detalla este avance fue publicado en Nature y también contó con colaboración de investigadores del Salk Institute, UC San Diego y la Universidad Nacional de Seúl.
Este avance, es el primer mapa de la modificación del ADN en el hipocampo y en el córtex prefrontal, dos regiones de suma importancia para el aprendizaje, la memoria y la regulación emocional. Estas áreas a menudo se relacionan con desordenes como autismo y esquizofrenia.
Los investigadores tienen confianza en este proyecto, por lo que el mapa está disponible de manera libre en una plataforma en línea para que otros colegas científicos utilicen los datos: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE213950.
“Los trastornos neuropsiquiátricos, incluso los que aparecen en la edad adulta, suelen tener su origen en factores genéticos que alteran el desarrollo temprano del cerebro”, expresó el Dr. Chongyuan Luo, miembro del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación con Células Madre de la UCLA. “Nuestro mapa ofrece una línea de base para comparar con estudios genéticos de cerebros afectados por enfermedades y precisar cuándo y dónde se producen los cambios moleculares”, añadió.
Para elaborar el mapa, el equipo de investigación utilizó un método de secuenciación de vanguardia denominado metilación de núcleo único y captura de la conformación de la cromatina, o snm3C-seq. Esta técnica permite analizar simultáneamente dos mecanismos epigenéticos que controlan la expresión génica en una sola célula. Por ejemplo, los cambios químicos en el ADN, conocidos como metilación, la conformación de la cromatina y la estructura tridimensional de cómo los cromosomas se pliegan para encajar en los núcleos.
Este es un paso fundamental para conocer más sobre los genes que afectan al desarrollo y entender cómo los errores en este proceso conducen a afecciones neuropsiquiátricas. “La gran mayoría de las variantes causantes de enfermedades que hemos identificado se localizan entre genes del cromosoma, por lo que resulta difícil saber qué genes regulan”, afirmó el Dr. Luo.
Por ejemplo, autismo es diagnosticado generalmente en niños de dos años o más, por lo que este avance podría generar una mejor comprensión del riesgo genético de autismo y desarrollar intervenciones potenciales para aliviar los síntomas mientras el cerebro se desarrolla. El equipo analizó más de 53 mil células cerebrales de donantes desde mediados de la gestación hasta la edad adulta, es por ello que encontraron cambios significativos en la regulación de los genes durante periodos críticos del desarrollo.
“Los hallazgos también tienen implicaciones para mejorar los modelos basados en células madre, como los organoides cerebrales, que se utilizan para estudiar el desarrollo y las enfermedades del cerebro. El nuevo mapa ofrece a los científicos un punto de referencia para garantizar que estos modelos reproduzcan con exactitud el desarrollo del cerebro humano”, explicó la UCLA en un comunicado.
Finalmente, el Dr. Joseph Ecker, coautor del estudio, profesor del Salk Institute expresó que su estudio establece una importante base de datos que capta los cambios epigenéticos clave que se producen durante el desarrollo cerebral, y que acerca a los científicos al objetivo de comprender dónde y cuándo surgen fallos en este desarrollo que pueden dar lugar a trastornos del neurodesarrollo como el autismo.
