El modelo de neurodesarrollo del síndrome de Williams ofrece información sobre el cerebro social humano

El modelo de neurodesarrollo del síndrome de Williams ofrece información sobre el cerebro social humano

Una condición genética rara produce individuos con personalidades extremadamente sociables, pero la investigación también puede arrojar luz sobre la biología y el comportamiento de las personas con autismo y otros trastornos sociales.

LA JOLLA—En un estudio que abarca la genética molecular, las células madre y las ciencias del cerebro y el comportamiento, los investigadores de Universidad de California, San Diego y el Instituto Salk han creado un modelo de desarrollo neurológico de un trastorno genético raro que puede proporcionar nuevos conocimientos sobre la neurobiología subyacente del cerebro social humano.

Los hallazgos se publican en la edición en línea del 10 de agosto de Naturaleza.

Los científicos investigaron Síndrome de Williams o WS, una condición genética rara causada por la eliminación de una copia de 25 genes contiguos en el cromosoma 7, de un estimado de 30,000 genes en el cerebro. El WS afecta a una de cada 10,000 20,000 personas en todo el mundo y a unos XNUMX XNUMX estadounidenses. La condición ocurre por igual en ambos sexos y en todas las culturas.

WS da lugar a una serie de problemas médicos, así como un defecto cardíaco específico. Las personas con la deleción generalmente muestran una cara distintiva con una nariz pequeña y respingona, boca ancha, labios carnosos y barbilla pequeña, y también pueden tener problemas dentales y ortopédicos. Neurológicamente, tienen retrasos en el desarrollo, con graves déficits espaciales, pero fortalezas relativas en el uso del lenguaje y el procesamiento facial.

"Un aspecto interesante es la típica predisposición hipersocial", dijo el coautor del estudio. Úrsula Bellugi, EdD, director del laboratorio de neurociencia cognitiva en Salk y profesor adjunto en UC San Diego que ha estudiado WS durante años. “Las personas con la deleción WS tienden a ser demasiado amigables, demasiado confiadas, atraídas por extraños, pero ansiosas”.

Pero Bellugi dijo que no ha quedado claro cómo se relaciona la genética con los aspectos conductuales del WS. “Un modelo humano para la enfermedad podría llenar los vacíos científicos y ayudaría a comprender los mecanismos detrás del trastorno. WS es un modelo elegante para poder pasar de un nivel a otro”, dijo.

Coautor y profesor Salk Calibrador oxidado dice: “Mediante el uso de técnicas de células madre de vanguardia, pudimos, por primera vez, observar directamente el comportamiento de las células con el perfil genético de WS. Esta investigación interdisciplinaria no solo sugiere nuevos tratamientos potenciales para este notable síndrome de comportamiento, sino que también podría ayudarnos a comprender mejor los procesos biológicos fundamentales que subyacen a las interacciones sociales”.

Autor principal del estudio Dra. Alysson Muotri, profesor asociado de pediatría y medicina celular y molecular en la Facultad de Medicina de UC San Diego, quedó intrigado por WS porque la condición es muy diferente de su enfoque habitual de investigación sobre el autismo, que se caracteriza por una menor sociabilidad y habilidades lingüísticas.

“Me fascinó cómo un defecto genético, una pequeña eliminación en uno de nuestros cromosomas, podría hacernos más amigables, más empáticos y más capaces de aceptar nuestras diferencias”, dijo Muotri.

En los últimos años, Muotri y sus colegas han creado modelos celulares in vitro de autismo utilizando células madre pluripotentes inducidas reprogramadas (iPSC) derivadas de dientes de leche descartados de niños con autismo, un trabajo denominado "proyecto hada de los dientes". Lo hicieron de nuevo aquí.

El equipo comenzó con células de pulpa dental extraídas de dientes donados por niños pequeños con WS. Las células fueron reprogramadas para convertirse en células progenitoras neuronales capaces de formar redes neuronales funcionales que se asemejan a la corteza en desarrollo del cerebro humano en un plato.

“Descubrimos que las células progenitoras neurales de WS no proliferaron debido a los altos niveles de muerte celular”, dijo Muotri. "Y como consecuencia de la menor replicación de las células progenitoras, los cerebros WS tienen un área de superficie de la corteza reducida".

Las neuronas WS cultivadas tienen una morfología distinta. Son más arborizadas (en forma de árbol, con muchas ramas dendríticas) que las neuronas derivadas de individuos con un desarrollo típico. “A nivel funcional, hacen más sinapsis o conexiones con otras neuronas de lo que cabría esperar”, dijo Muotri. "Eso podría ser la base del aspecto supersocial de WS y su cerebro humano gregario, lo que brinda información sobre el autismo y otros trastornos que afectan el cerebro social".

La morfología neuronal fue confirmada utilizando una rara colección de tejido cerebral post mortem de WS por Katerina Semendeferi, PhD, coautora principal y profesora en el Departamento de Antropología de UC San Diego. “Una observación sorprendente fue que estas neuronas corticales en individuos con WS son más complejas que los controles (típicamente niños en desarrollo de la misma edad). Las alteraciones morfológicas que presuntamente aparecieron durante la gestación del SW se mantienen postnatalmente.”

Muotri señaló que la investigación representa uno de los primeros esfuerzos para utilizar iPSC y tecnología de cerebro en plato para generar nuevos conocimientos sobre el proceso de una enfermedad y no simplemente replicar datos de otros modelos.

Pero más allá de eso, cree que estudiar WS puede ayudar a explicar qué hace que los humanos sean seres sociales, un desarrollo clave en la evolución de la humanidad. “Fue nuestro poder social lo que nos convirtió en una especie colaborativa”, dijo Muotri, “capaces de transformar dramáticamente nuestro entorno mediante la creación de poesía, música y tecnología”.

Los coautores incluyen a Thanathom Chailangkarn, UC San Diego y el Centro Nacional de Ingeniería Genética y Biotecnología, Pathum Thani, Tailandia; Cleber A. Trujillo, Beatriz C. Freitas, Timothy T. Brown, Branka Hrvoj-Mihic, Lisa Stefanacci, M. Collin Ard, Kari L. Hanson, Sarah Romero y Anders M. Dale, UC San Diego; Roberto H. Herai, UC San Diego y Pontifica Universidade Catolica do Parana, Brasil; Diana X. Yu, Maria CN Marchetto, Cedric Bardy, Lauren McHenry, Anna Järvinen, Yvonne M. Searcy, Michelle DeWitt, Wenny Wong y Philip Lai, Fred Gage, Instituto Salk de Estudios Biológicos; Bob Jacobs, Universidad de Colorado; Li Dai y Julie R. Korenberg, Universidad de Utah.

El apoyo financiero para esta investigación provino, en parte, de la Instituto de California para la medicina regenerativa, la Los Institutos Nacionales de Salud, NARSAD, Fundación Engmann, Fundación JPB, Fundación Helmsley y el Gobierno Real de Tailandia.

Contenido proporcionado por la Universidad de California, San Diego. Haga clic aquí para ver el comunicado de prensa de UCSD.