Un nuevo estudio identificó cómo decenas de genes pueden contribuir al desarrollo del autismo

Utilizando una serie de herramientas de alta tecnología para simular el desarrollo del cerebro en una placa de laboratorio, investigadores de la Universidad de Stanford han descubierto varias docenas de genes que interfieren con pasos cruciales en el proceso y pueden conducir al autismo, un espectro de trastornos que afecta aproximadamente a uno de cada 36 estadounidenses, perjudicando su capacidad para comunicarse e interactuar con los demás.

Los resultados de una década de trabajo, los hallazgos publicados en la revista Nature, algún día podrían allanar el camino para que los científicos diseñen tratamientos que permitan que estas fases del desarrollo del cerebro se desarrollen sin problemas.

El estudio profundiza en una teoría de hace 20 años que sugiere que una de las causas del autismo puede ser una alteración del delicado equilibrio entre dos tipos de células nerviosas que se encuentran en la corteza cerebral del cerebro, el área responsable de procesos de nivel superior como el pensamiento, emoción, toma de decisiones y lenguaje.

Algunas células nerviosas en esta región del cerebro excitan a otras células nerviosas, animándolas a disparar; otras células, llamadas interneuronas, hacen lo contrario. Demasiada excitación puede afectar la concentración del cerebro y causar epilepsia, un trastorno convulsivo que es más común en personas con autismo que en la población general. Por lo tanto, los científicos creen que un equilibrio adecuado requiere más interneuronas inhibidoras.

En el feto en desarrollo, estas células nerviosas comienzan en lo profundo del cerebro en una región llamada subpalio y luego migran lentamente a la corteza cerebral. El proceso comienza a mitad de la gestación y termina en el segundo año de vida del bebé, dijo Sergiu Pasca, profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento de la Universidad de Stanford que dirigió el estudio.

El equipo de Pasca, que incluía investigadores de la Universidad de California en San Francisco y la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, probó 425 genes que se han relacionado con trastornos del desarrollo neurológico para determinar cuáles interfieren con la generación y migración de interneuronas. Los genes relacionados con el autismo se encontraban entre los identificados en el estudio.

“Lo realmente interesante de este artículo es que el autismo es una colección de comportamientos diferentes, pero no tenemos [una] comprensión de cómo esos comportamientos están conectados con las diferencias en el cerebro”, dijo James McPartland, profesor de psiquiatría infantil y Psicología de la Facultad de Medicina de Yale, que no participó en el estudio. El nuevo trabajo hace avanzar la investigación sobre el autismo al “comenzar a crear una comprensión fundamental de los componentes básicos del desarrollo del cerebro”, dijo.

Por razones éticas, no es posible ver los procesos de desarrollo tal como tienen lugar dentro del cerebro fetal. A menudo, los científicos pueden, en cambio, aprender el papel que desempeña un gen individual observando lo que sucede cuando ese gen es eliminado de las células en una placa de laboratorio. Pero eliminar 425 genes uno por uno lleva mucho tiempo.

Para su estudio, Pasca y sus colegas utilizaron una técnica que desarrollaron hace seis años que les permitió probar los 425 genes a la vez. Diseñaron las células para que solo aquellas células nerviosas que inhiben a otras para disparar emitieran un brillo verde. También utilizaron el sistema de edición de genes CRISPR para crear diferentes células, a cada una de las cuales le faltaba uno de los 425 genes.

Los científicos crearon grupos de células que modelan las estructuras y funciones del subpalio y la corteza cerebral del cerebro. Luego colocaron los dos grupos diferentes uno al lado del otro en un plato de laboratorio.

“Descubrimos que si los juntas muy cerca, se fusionarán inmediatamente”, dijo Pasca. “Y las células saben exactamente qué hacer... e invaden la corteza exactamente como lo harían en las personas”. Esto fue aún más notable porque en los cerebros vivos, la región del subpalio que produce las interneuronas no está justo al lado de la corteza cerebral, sino a centímetros de distancia, dijo Pasca.

Pasca y sus colegas dieron tiempo para que las interneuronas se formaran y migraran a la corteza cerebral. Luego examinaron los perfiles genéticos de las distintas células. Esto les permitió buscar los genes que causaban dos defectos: la incapacidad de generar interneuronas y la incapacidad de las interneuronas para viajar hacia la corteza cerebral.

Encontraron 13 genes cuya ausencia impedía la formación de interneuronas. Identificaron otros 33 genes que, cuando faltaban, impedían que las interneuronas viajaran a la corteza cerebral. En total, 46 genes (el 11 por ciento de los 425 relacionados con trastornos del desarrollo neurológico) parecían afectar a las células nerviosas que inhiben a sus vecinas, lo que provoca un desequilibrio.

Los científicos descubrieron que uno de los genes cruciales para la migración de interneuronas, el LNPK, se ha relacionado con trastornos convulsivos. Esto apoyaría la idea de que las convulsiones son el resultado de demasiada excitación de las neuronas y muy poca inhibición. Un genoma humano nuevo y más diverso ofrece esperanza para enfermedades genéticas raras

Utilizando los grupos fusionados de células, los investigadores “realizaron, con diferencia, el análisis más amplio de genes de autismo y trastorno del desarrollo neurológico”, escribió en un correo electrónico Guo-li Ming, profesor de los departamentos de neurociencia y psiquiatría de la Universidad de Pensilvania. comentando el estudio.

Ming, que no participó en el proyecto, lo describió como una “proeza” que algún día podría llevar a los investigadores a desarrollar tratamientos para el autismo y otros trastornos: terapias basadas en el perfil genético de un paciente individual.

El precipicio de los servicios para el autismo

Los expertos subrayaron que el autismo no es una enfermedad, sino un grupo de trastornos. El desequilibrio neuronal es sólo una de las múltiples causas posibles. Muchas personas con autismo, por ejemplo, tienen defectos en la microglía, células que regulan el desarrollo del cerebro, la reparación de lesiones y el mantenimiento de las redes que procesan la información.

Y los genes por sí solos no pueden explicar el autismo, afirmó McPartland de Yale. “Es complicado y fascinante. Puedes tener (autismo en) gemelos idénticos y casi siempre ambos tendrán autismo. Pero no siempre.”

Jennifer Singh, experta en autismo y profesora asociada en la facultad de historia y sociología del Instituto de Tecnología de Georgia, dijo que se ha invertido demasiado dinero en la búsqueda de las bases genéticas del trastorno del espectro autista. Singh señaló un informe de 2018 de un comité asesor federal, que encontró que el 60 por ciento de la financiación para la investigación del autismo abordaba la biología y los factores de riesgo, pero solo el 2 por ciento se ocupaba de “problemas de duración de la vida” de las personas que viven con el espectro de trastornos .

“Esta hiperconcentración y esta inversión masiva oscurecen los problemas reales que enfrentan las personas con autismo y sus familias”, escribió Singh en un correo electrónico. Citó el “precipicio de los servicios para el autismo”, que se produce cuando las personas con autismo ya no pueden asistir a la escuela pública. “Los servicios que serían útiles para adultos autistas no existen o ya no están disponibles”, afirmó.

Pasca señaló que es importante estudiar “la historia natural de la condición. Pero también necesitamos comprender la base biológica si queremos desarrollar (tratamientos) efectivos”.

© 2023, The Washington Post