Científicos de la escuela de Medicina de la Universidad de Carolina del Norte (Estados Unidos) han descubierto cómo un gen en particular ayuda a organizar los andamios de las células cerebrales llamadas progenitores radiales necesarios para la formación ordenada del cerebro. Estudios anteriores han demostrado que este gen está mutado en algunas personas con autismo.
El descubrimiento, publicado en 'Neuron', arroja luz sobre los detalles moleculares de un proceso clave en el desarrollo cerebral y se suma a la comprensión científica de las bases biológicas del trastorno del espectro autista (TEA), una enfermedad relacionada con el desarrollo cerebral que se estima afecta a uno de cada 59 niños nacidos en Estados Unidos.
"Este hallazgo sugiere que el TEA puede ser causado por interrupciones muy tempranas, cuando la corteza cerebral apenas comienza a construirse", explica la autora principal del estudio, Eva S. Anton, profesora de biología celular y fisiología en la escuela de Medicina y miembro del Centro de Neurociencia de la UNC y el Centro de Investigación del Autismo de la Universidad de Carolina del Norte.
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La corteza cerebral, que en los humanos es responsable de las funciones cerebrales superiores, incluida la percepción, el habla, la memoria a largo plazo y la conciencia, es relativamente grande y dominante en comparación con otras estructuras cerebrales.
La forma en que el córtex se construye en el cerebro en desarrollo de un ser humano u otro mamífero está lejos de ser completamente comprendido. Pero los científicos saben que al principio del desarrollo cortical, las células precursoras llamadas células gliales radiales aparecen en la parte inferior de la corteza en desarrollo en un patrón espaciado regularmente o en mosaico.
De cada célula glial brota una única estructura similar a un tallo, llamada proceso basal que se extiende hasta la parte superior de la corteza. En conjunto, estas células gliales y sus procesos basales forman un andamio, al igual que los andamios de un sitio de construcción.
Las células gliales se dividen para formar neuronas corticales jóvenes, y estas neuronas incipientes suben al andamio para encontrar sus lugares adecuados en el cerebro en desarrollo. La corteza, gracias a este sistema de andamiaje, normalmente desarrolla una estructura regular con seis capas distintas de neuronas necesarias para la formación normal de los circuitos corticales neurales funcionales.
Anton y sus colegas descubrieron que se necesita un gen que codifique una proteína llamada Memo1 para organizar el andamio de células gliales radiales en mosaico. También se han encontrado mutaciones en el gen Memo1 en algunas personas con autismo y se sospecha que causan la enfermedad. Para explorar el papel de Memo1 en el desarrollo cerebral y el autismo, el equipo de Anton diseñó por primera vez ratones en los que el gen Memo1 se elimina temprano en el desarrollo cerebral en los RGC.
Encontraron que el andamio resultante está interrumpido. El proceso basal similar a un tallo de cada célula glial formó demasiadas ramas y ya no forma un andamio de guía, lo que resulta en un mal posicionamiento neuronal y capas desorganizadas. Los científicos rastrearon este defecto, en parte, a microtúbulos inestables, que normalmente ayudan a reforzar la estructura del andamio y sirven como vías férreas para el tráfico interno de moléculas clave necesarias para la función de las células gliales.
Curiosamente, los estudios de cerebros de niños con autismo encontraron parches de desorganización neuronal similar. Luego, los científicos analizaron las mutaciones del gen Memo1 informadas recientemente en individuos con conductas de autismo y discapacidades intelectuales. Descubrieron que la mutación genética Memo1 humana dio lugar a una forma acortada de la proteína y esto puede interrumpir el desarrollo de las células gliales.
Además de respaldar la conexión con el autismo, Anton y sus colegas descubrieron que los ratones que carecen de Memo1 en sus células se comportaron de manera anormal, mostrando una falta de actividad exploradora similar a la que se observa en algunas personas con autismo.
En general, los hallazgos sugieren que el autismo asociado con Memo1 se puede conectar al cerebro muy temprano en el desarrollo que otras formas de autismo con orígenes en la diferenciación neuronal interrumpida y la conectividad.
"Para los trastornos del desarrollo cerebral como el TEA, es importante entender los orígenes del problema, incluso si todavía estamos lejos de poder corregir las interrupciones del desarrollo que ocurren en el útero --señala Anton--. Necesitamos este conocimiento fundamental si queremos llegar realmente a las causas fundamentales de estas condiciones y, eventualmente, desarrollar mejores estrategias diagnósticas o terapéuticas".
Anton y sus colegas continúan evaluando Memo1 en el desarrollo cortical y el autismo, y a medida que se identifican más mutaciones humanas en esta familia de genes y otros genes de TEA, planean pasar de los experimentos en ratones al estudio de los organoides cerebrales humanos, una especie de mini cerebros que pueden crecer a partir de células madre derivadas de pacientes con mutaciones relacionadas con TEA.
