Los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC revelaron cómo un gen en particular ayuda a organizar el andamiaje 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 neurona , ilumina los detalles moleculares de un proceso clave en el desarrollo del cerebro y se suma a la comprensión científica de la base biológica del trastorno del espectro autista TEA, una afección vinculada al desarrollo del cerebro y que se estima que afecta a aproximadamente uno de cada 59 niños nacidos en elEstados Unidos.
"Este hallazgo sugiere que el TEA puede ser causado por interrupciones que ocurren muy temprano, cuando la corteza cerebral recién comienza a construirse", dijo la autora principal del estudio, Eva S. Anton, PhD, profesora de biología y fisiología celular en la UNCFacultad de Medicina y miembro del Centro de Neurociencia de la UNC y del Centro de Investigación del Autismo de la UNC.
La corteza cerebral, que en los seres 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 la corteza se construye en el cerebro en desarrollo de un ser humano u otro mamífero está lejos de comprenderse completamente. Pero los científicos saben que en las primeras etapas del desarrollo cortical, las células precursoras llamadas células gliales radiales RGC aparecen en la parte inferior de la corteza en desarrollo enun patrón regularmente espaciado o en mosaico. Cada RGC brota una sola estructura similar a un tallo, llamado proceso basal que se extiende hasta la parte superior de la corteza. En conjunto, estos RGC y sus procesos basales forman un andamio, muy parecido a los andamios de un sitio de construcción.
Las RGC se dividen para formar neuronas corticales jóvenes, y estas neuronas bebés trepan por el andamio para encontrar sus lugares adecuados en el cerebro en desarrollo. La corteza, gracias a este sistema de andamiaje, normalmente desarrolla una estructura muy regular con seis capas distintas de neuronas necesarias parala formación normal de circuitos corticales neurales funcionales.
Anton y sus colegas descubrieron que se necesita un gen que codifica 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 afección. ExplorarEl papel de Memo1 en el desarrollo del cerebro y el autismo, el equipo de Anton diseñó por primera vez ratones en los que el gen Memo1 se elimina al principio del desarrollo cerebral en las RGC.
Encontraron que el andamio de RGC resultante está interrumpido. El proceso basal similar a un tallo de cada RGC formó demasiadas ramas y ya no forma un andamio de guía, lo que resultó en un desplazamiento neuronal y capas desorganizadas. Los científicos rastrearon este efecto nocivo, en parte, hasta lamicrotúbulos, 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 RGC.
Curiosamente, los estudios del cerebro de niños con autismo encontraron parches de desorganización neuronal similar. Luego, los científicos analizaron mutaciones del gen MEMO1 reportadas recientemente en individuos con comportamientos autistas y discapacidades intelectuales. Descubrieron que la mutación genética MEMO1 humana resultó en una forma abreviada dela proteína Memo1 y esto puede interrumpir el desarrollo de RGC
Para respaldar aún más la conexión con el autismo, Anton y sus colegas descubrieron que los ratones que carecían de Memo1 en sus RGC se comportaban de manera anormal, mostrando una falta de actividad exploratoria similar a la observada en algunas personas con autismo.
Los hallazgos en general sugieren que el autismo asociado con Memo1 puede estar conectado al cerebro muy temprano en el desarrollo que otras formas de autismo con orígenes en la diferenciación neuronal y la conectividad interrumpidas.
"Para los trastornos del desarrollo cerebral como el TEA, es importante comprender el origen del problema, incluso si todavía estamos lejos de poder corregir las interrupciones del desarrollo que ocurren en el útero", dijo Anton. "Necesitamos este conocimiento fundamentalsi queremos llegar realmente a la raíz de estas condiciones y eventualmente desarrollar mejores estrategias de diagnóstico 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 experimentos en ratones al estudio de organoides del cerebro humano.tipo de mini cerebros que se pueden cultivar a partir de células madre derivadas de pacientes con mutaciones relacionadas con el TEA.
La investigación fue apoyada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud MH060929 y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares 5P30NS045892-12.
Los coautores fueron Naoki Nakagawa PhD, Charlotte Plestant PhD, Keiko Yabuno-Nakagawa PhD, Jingjun Li PhD, Jason L. Stein PhD, todos de UNC-Chapel Hill; Zoltan Molnar de la Universidad de Oxford, y Ali Badache PhD,del Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille.
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Materiales proporcionado por Atención médica de la Universidad de Carolina del Norte . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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