Mucho antes de que el virus Zika se convirtiera en una palabra común, el defecto congénito llamado microcefalia desconcertó a los científicos y a los médicos, incluso cuando cambió la vida de los bebés nacidos con él durante la era anterior al Zika.
Pero los nuevos descubrimientos reportados por un equipo internacional de científicos pueden ayudar a explicar lo que sucede en los cerebros en desarrollo de los bebés aún en el útero, lo que hace que nazcan con cerebros y cabezas pequeñas.
Los hallazgos también pueden ayudar a los científicos que intentan frenéticamente descubrir por qué el virus del Zika causa el mismo problema en algunos bebés nacidos de madres que contraen el virus de una picadura de mosquito.
En dos nuevos documentos en el American Journal of Human Genetics, los investigadores informan nuevos hallazgos sobre una proteína clave involucrada en el proceso que genera las muchas células nuevas requeridas para construir un cerebro de tamaño normal. Aunque los nuevos estudios no involucraron microcefalia relacionada con el Zika, pueden proporcionar pistas que otros científicos puedenúselo para investigar cómo el virus del Zika interrumpe el desarrollo del cerebro.
Stephanie Bielas, Ph.D., profesora asistente de genética humana de la Facultad de Medicina de la Universidad de Michigan que ayudó a dirigir la nueva investigación, dice que los hallazgos también proporcionan información sobre lo que se requiere para que el cerebro se desarrolle normalmente.
"Hay tanto que no entendemos sobre el desarrollo del cerebro humano que estamos empezando a descubrir", dice ella. "Esto muestra el impacto devastador de interrumpir la biología celular crítica para este proceso".
división celular interrumpida
Ambos artículos nuevos se centran en el papel de la citroninasa, una proteína importante durante el proceso de mitosis, donde una célula se divide para formar dos células. La división celular es la base del crecimiento y desarrollo normales.
CIT, como se llama la proteína para abreviar, ayuda en las etapas finales de la división celular que separa las dos células "hijas", llamadas citocinesis. Es entonces cuando las dos nuevas células, cada una con su propia copia del ADN del originalcelda "padre", corta las conexiones entre ellos.
Hace años, la investigación en animales mostró que los problemas con el gen que contiene las instrucciones para hacer la forma animal de citron quinasa podrían conducir a la microcefalia. Pero hasta ahora, ese vínculo no se había demostrado en humanos. Los investigadores ahora dicen queCIT es fundamental para construir un cerebro humano de tamaño normal.
Para hacer este descubrimiento, los investigadores recurrieron a familias de Egipto, Francia y Turquía que tenían uno o más bebés microcefálicos. Algunos murieron poco después del nacimiento, otros desarrollaron discapacidades intelectuales como resultado de tener un cerebro demasiado pequeño.
El estudio de los genes y el tejido cerebral de estos bebés dio pistas sobre la importancia de CIT y los problemas que surgen cuando el gen CIT está mutado. Cuando las células cerebrales normales tienen un solo núcleo, la bolsa que contiene el ADN y otras estructuras importantes,- muchas células en el tejido cerebral microcefálico tenían múltiples núcleos. Esto sugirió que algo había sucedido para evitar que las nuevas células se dividieran adecuadamente.
Las células madre ayudan a la búsqueda
Otra herramienta ayudó a los investigadores a llevar el estudio aún más lejos: las células madre. Con el permiso de los padres, obtuvieron células de la piel de los niños sobrevivientes y utilizaron técnicas relativamente nuevas para transformarlas en células madre pluripotentes inducidas iPSC.retrasar el reloj de las células, lo que les permite convertirse en casi cualquier tipo de célula.
Luego, los investigadores cultivaron los iPSC en condiciones especiales que los indujeron a convertirse en células progenitoras neurales, el tipo de células que en un embrión en desarrollo crecen y se dividen rápidamente para convertirse en el futuro cerebro del niño.
"Hay mucha evidencia ahora de que en la microcefalia, no hay un número suficiente de células progenitoras neurales para construir el cerebro de tamaño normal", dice Bielas. "Ya que las células que forman las estructuras del cerebro, y se convierten enlos diferentes tipos de células nacen de este grupo de células que se dividen activamente. Este aspecto del desarrollo del cerebro humano es un tema clave para estudiar ".
Bielas señala que estudiar casos raros espontáneos de microcefalia, como los de las familias que participaron en el estudio, ofrece la oportunidad de identificar genes importantes para el desarrollo del cerebro y comprender el impacto de pequeñas mutaciones genéticas perjudiciales.
"A menudo en genética, identificamos genes aparentemente oscuros como la base genética de los trastornos; no sabemos qué hacen o dónde y cuándo están activos", señala. "Pero en el caso de la citroninasa, nosotrossabía lo que hacía una mutación en el gen en modelos animales. Estos hallazgos recientemente publicados confirman que las mutaciones CIT no solo están relacionadas con microcefalia severa en humanos, sino que también están asociadas con una superficie cerebral lisa y desplegada, una condición conocida como lisencefalia.eso generalmente no se ve en los trastornos cerebrales relacionados principalmente con defectos en la mitosis de las células progenitoras neurales ".
Bielas y sus colegas ahora están cultivando "organoides" cerebrales - bolas de tejido cerebral cultivadas a partir de iPSC o células madre embrionarias humanas con genes editados - para estudiar este tema más a fondo. La esperanza es que al estudiar los orígenes de la microcefalia en células humanas queimitan el cerebro en desarrollo, pueden ver lo que podría estar sucediendo más claramente en el desarrollo del cerebro humano que no se detectaría en modelos animales. Algunos investigadores del Zika también están utilizando este prometedor sistema modelo para estudiar el efecto del virus en las células progenitoras neurales humanas.
Bielas también está buscando más familias cuyos bebés hayan nacido con microcefalia no Zika, para contribuir con muestras de piel y ADN que puedan proporcionar aún más pistas sobre los orígenes de la afección ". Necesitamos saber cómo los genes de microcefalia están contribuyendo a un efecto tan profundodesorden humano ", dice Bielas." Es un rompecabezas. Así que vamos a resolverlo ".
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud HD069624 y varias fuentes de financiación en Francia. Las listas completas de autores y fuentes de financiación están disponibles en los enlaces a continuación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sistema de salud de la Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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