Nuevas neuronas revelan pistas sobre el autismo de un individuo

Nuevas neuronas revelan pistas sobre el autismo de un individuo

Investigadores de Salk encuentran características de sobrecrecimiento temprano del cerebro en células de personas con autismo

LA JOLLA—Los cerebros de algunas personas con trastorno del espectro autista crecen más rápido de lo habitual en una etapa temprana de la vida, a menudo antes del diagnóstico. Un nuevo estudio codirigido por científicos del Instituto Salk ha empleado una técnica de células madre de vanguardia para desentrañar los mecanismos que impulsan el misterioso fenómeno del crecimiento excesivo del cerebro, que afecta hasta al 30 por ciento de las personas con autismo.

Los hallazgos, publicados el 6 de julio de 2016 en la revista Molecular Psychiatry, muestran que es posible utilizar tecnologías de reprogramación de células madre desarrolladas en la última década para modelar las primeras etapas de trastornos complejos y evaluar fármacos terapéuticos potenciales.

Curiosamente, el equipo de Salk descubrió que las neuronas derivadas de células madre hacían menos conexiones en la placa en comparación con las células de individuos sanos. Además, los científicos pudieron restaurar la comunicación entre las células añadiendo IGF-1, un fármaco que actualmente se está evaluando en ensayos clínicos de autismo.

"Esta tecnología nos permite generar vistas del desarrollo de las neuronas que históricamente han sido intratables", dice el investigador principal. Calibrador oxidado, profesor en el Laboratorio de Genética de Salk y titular de la Cátedra Vi and John Adler para la Investigación de Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad. "Estamos entusiasmados con la posibilidad de utilizar métodos con células madre para desentrañar la biología del autismo y posiblemente detectar nuevos tratamientos farmacológicos para este trastorno debilitante".

El autismo, que afecta aproximadamente a 1 de cada 68 niños en los Estados Unidos, se caracteriza por problemas de comunicación, dificultades para interactuar con los demás y comportamientos repetitivos, aunque los síntomas varían dramáticamente en tipo y gravedad. No hay una causa conocida del autismo.

En 2010, Gage, Carol Marchetto del Laboratorio de Genética de Salk, Alysson Muotri de la Universidad de California en San Diego y sus colaboradores demostraron que podían recrear las características del síndrome de Rett, un trastorno raro que comparte características del autismo pero es causado por mutaciones en un solo gen, en una placa de Petri.

Lo hicieron tomando células de la piel de los pacientes, agregando una mezcla de productos químicos que instruyeron a esas células para que formaran células madre y, a su vez, persuadiendo a sus nuevas células madre a convertirse en neuronas. La capacidad de formar lo que se llama células madre pluripotentes inducidas (iPSC) a partir de células humanas fue iniciada por investigadores en 2007, pero algunos científicos inicialmente se mostraron escépticos de que la nueva tecnología pudiera brindar información sobre trastornos hereditarios complejos como el autismo.

“En ese estudio, las células madre pluripotentes inducidas nos dieron una ventana al nacimiento de una neurona que de otro modo no tendríamos”, dice Marchetto, científico sénior del personal y primer autor del estudio. “Ver las características del síndrome de Rett en un plato nos dio la confianza para estudiar el autismo clásico a continuación”.

En el nuevo estudio, en colaboración con Muotri y otros científicos de la UCSD una vez más, el equipo de Gage creó células madre de un subconjunto de personas con autismo cuyos cerebros habían crecido hasta un 23 por ciento más rápido de lo habitual durante la niñez, pero posteriormente se normalizaron.

Las células precursoras de neuronas derivadas de los pacientes se multiplicaron más rápido que las de los individuos con un desarrollo típico. El hallazgo respalda una teoría que algunos expertos han propuesto de que el agrandamiento del cerebro es causado por interrupciones en el ciclo normal de división de la célula, dice Marchetto. Además, las neuronas derivadas de células madre de personas con autismo se comportaron de manera anormal, explotando con menos frecuencia en comparación con las células de personas sanas.

La actividad de esas neuronas pareció mejorar al agregar IGF-1, que se sabe que mejora las conexiones entre las neuronas. El grupo planea usar las células de los pacientes para investigar los mecanismos moleculares detrás de los efectos de IGF-1, en particular, para detectar cambios en la expresión génica con el tratamiento.

Aunque las células recién derivadas están lejos del cerebro de los pacientes, una célula cerebral por sí sola puede revelar pistas importantes sobre una persona, dice Marchetto. “Nunca deja de sorprenderme cuando podemos ver similitudes entre las características de las células en el plato y la enfermedad humana”, agrega.

Otros autores del estudio son Haim Belinson y Anthony Wynshaw-Boris del Universidad de California, San Francisco; Yuan Tian, ​​Jing Ou y Daniel Geschwind, de la Universidad de California en Los Ángeles; Beatriz Freitas, Patricia Beltrao-Braga, Cleber Trujillo, Eric Courchesne, Cynthia Barnes, Karen Pierce, Lawrence Eichenfield, Tiziano Pramparo y Lisa Eyler de la Universidad de California en San Diego; Chen Fu de Case Western Reserve University en Cleveland, Ohio; Krishna Vadodaria, Ana Mendes, Yanelli Núñez, Himanish Ghosh y Rebecca Wright de Salk; Krishnan Padmanabhan de Facultad de Medicina y Odontología de la Universidad de Rochester en Nueva York; y Kristen Brennand de Icahn School of Medicine en Mount Sinai en Nueva York.

La investigación fue apoyada por el Instituto de California para la medicina regenerativa, la Los Institutos Nacionales de Salud, La Fundación Internacional del Síndrome de Rett, Premio al investigador independiente NARSAD, Centro de excelencia para el autismo del NIMH Subvención del proyecto del programa, The Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust, La Fundación JPB, la Fundación Robert y Mary Jane Engman, la Programa de Investigación del Autismo CDMRP, la Universidad de California, Instituto de Investigación Clínica y Traslacional de San Diegoy Autism Speaks.