Al igual que las personas, las neuronas necesitan comunicarse entre sí. Pero en lugar de convertir los pensamientos en palabras, estas células convierten las señales eléctricas en químicas. Durante casi 30 años, el bioquímico Edwin Chapman ha estudiado cómo una proteína desencadena esta conversión crucial.
Ahora, su equipo ha descubierto cómo las mutaciones en esta proteína, llamadas synaptotagmin-1 o syt1, pueden conducir a una condición rara conocida como trastorno del desarrollo neurológico asociado con syt1. El descubrimiento de los científicos los llevó a identificar un posible tratamiento, Chapman ysus colegas informan el 1 de mayo de 2020, en la revista neurona .
Un correo electrónico provocó la investigación del equipo. En 2015, Chapman, investigador del Instituto Médico Howard Hughes HHMI de la Universidad de Wisconsin-Madison, recibió un mensaje de la madre de una niña de dos años que había aprendido a caminarsolo con fisioterapia intensiva, y que todavía no podía hablar o jugar como un niño típico de su edad.
Después de evaluar a su hija, los médicos le dijeron a la madre que una mutación en el gen SYT1 podría ser la causa. La mujer luego presentó a Chapman a otra familia que tenía un hijo con un trastorno similar.
"Lo que fue notable para mí a nivel personal fue lo entusiastas que estaban de descubrir exactamente lo que había sucedido", dice Chapman. "Sabía que podíamos resolver el problema preciso y, con el apoyo de los padres, profundizamosen ello."
El trastorno del desarrollo neurológico asociado con Syt1 es extremadamente raro, con solo 11 casos confirmados. Estos pacientes sufren una constelación de dificultades, que incluyen retrasos en el desarrollo, anomalías oculares, movimientos involuntarios y agitación que pueden causarles daño.
El estudio del trastorno de Chapman y el estudiante de doctorado / doctorado Mazdak Bradberry se basó en su investigación sobre las neuronas. Dentro de estas células, la información viaja como un pulso eléctrico. Cuando el pulso llega al final de una neurona, desencadena una afluencia de iones de calcio.El trabajo de Syt1, el equipo de Chapman había demostrado previamente, es detectar y tomar calcio. Luego, la proteína se inserta en la membrana de la neurona y provoca la liberación de químicos conocidos como neurotransmisores. Estos químicos llevan información a la siguiente neurona.
Los científicos han estudiado este proceso a fondo, pero saben mucho menos acerca de cómo las mutaciones en la proteína syt1 pueden interferir con la comunicación de neurona a neurona. Chapman, Bradberry y sus colegas observaron de cerca las proteínas mutadas producidas por la niñay otros dos pacientes.
Los experimentos de laboratorio con neuronas en placas de cultivo mostraron que la mutación de cada paciente interfería con la liberación de neurotransmisores, pero en diferentes grados. Sin embargo, en todos los casos, la proteína syt1 alterada se volvió menos sensible al calcio; en otras palabras, tuvo dificultadeslos investigadores dicen que detectar la señal para enviar neurotransmisores
"Eso nos hizo pensar que si hubiera alguna forma de mejorar la señalización del calcio, podríamos ayudar a compensar los defectos de la proteína", dice Bradberry.
Se enteró de que un medicamento familiar, conocido como 4-AP, ya estaba aprobado para tratar el trastorno de la esclerosis múltiple. Debido a que 4-AP provoca una entrada de calcio mayor a lo normal en las neuronas, Bradberry sospechó que podría ayudar a los pacientes con SYT1mutaciones
En experimentos preliminares para probar el potencial del fármaco, los investigadores utilizaron una técnica ideada por Loren Looger, líder del grupo en el Campus de Investigación Janelia del HHMI, para hacer que las neuronas en cultivo fluorescentes cuando liberan neurotransmisores.el microscopio. Pero agregar 4-AP aumentó su fluorescencia.
Debido a que el medicamento ya ha sido aprobado por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU., Los médicos de los tres pacientes deberían poder obtener rápidamente el permiso para tratarlos con él, dice Hugo Bellen, un investigador del HHMI en el Baylor College of Medicine que no eraEl nuevo trabajo ayuda a explicar cómo ciertos errores genéticos pueden alterar la liberación de neurotransmisores y provocar un trastorno neurológico, dice.
Bradberry ha compartido con cautela los resultados de los experimentos de 4-AP del equipo con los pacientes y sus médicos, para que puedan decidir si quieren probarlo. Él y Chapman enfatizan que un medicamento como 4-AP no curará a pacientes como eltres en el estudio, porque no puede revertir los cambios que ya han ocurrido en el cerebro en desarrollo. Sin embargo, podría reducir los síntomas.
"Los comportamientos vistos en esta condición, como los golpes autolesivos, impactan la vida de los pacientes y cuidadores, y es posible que estos se aborden con cualquier tratamiento que podamos ofrecer", dice Bradberry.
Chapman está de acuerdo. "Si trae algún alivio, será increíblemente satisfactorio para nosotros".
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Materiales proporcionado por Instituto Médico Howard Hughes . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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