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Un equipo internacional de científicos presentó el mayor atlas unicelular de la corteza prefrontal dorsolateral humana realizado hasta la fecha. El trabajo, basado en más de 6,3 millones de núcleos celulares de 1494 donantes, permite observar con una resolución sin precedentes cómo se organiza y cambia el cerebro en distintas enfermedades.
Los resultados, difundidos por la agencia de noticias EFE, forman parte de nueve estudios publicados en revistas del grupo Nature en el marco del programa PsychAD, una iniciativa multidisciplinar creada en 2019 con apoyo del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de Estados Unidos. Los investigadores identificaron vías moleculares compartidas por diferentes trastornos, pero también firmas celulares específicas de cada enfermedad, con posibles aplicaciones futuras en medicina de precisión.
Un mapa cerebral construido con millones de células
El atlas reúne información procedente de pacientes con alzhéimer, párkinson, enfermedad de cuerpos de Lewy, demencia vascular, esquizofrenia y trastorno bipolar, además de controles neurotípicos. El análisis permitió identificar diferentes tipos celulares y estudiar cómo se relacionan con la evolución de las enfermedades y con síntomas neuropsiquiátricos.
“Al analizar millones de células de múltiples trastornos cerebrales, descubrimos que muchas enfermedades comparten vías moleculares, al tiempo que presentan firmas celulares distintivas”, señala uno de los autores, Donghoon Lee, investigador en psiquiatría y genética de Mount Sinai.
“Estos hallazgos proporcionan un marco para comprender por qué diferentes trastornos neurológicos y psiquiátricos convergen en procesos biológicos similares, al tiempo que mantienen características específicas de cada enfermedad”, añade.
El conjunto de datos se convertirá en un recurso abierto para investigadores de todo el mundo. “Nuestro objetivo es que este recurso acelere el desarrollo de terapias dirigidas”, apunta Lee.
El riesgo genético también deja huella en las células
Dos de los estudios analizan cómo las variantes genéticas hereditarias asociadas a los trastornos cerebrales pueden influir en el funcionamiento de células concretas. Para ello, los investigadores combinaron información genética humana con datos obtenidos a partir de células individuales del cerebro.
“Los grandes estudios genéticos han identificado miles de variantes de riesgo genético para los trastornos cerebrales, pero a menudo ofrecen una visión limitada de cómo esas variantes influyen en la enfermedad”, explica Georgios Voloudakis, investigador médico en Mount Sinai.
“Al integrar los datos cerebrales de un solo núcleo con la genética humana, podemos traducir el riesgo genético general en cambios específicos en la actividad génica, lo que ayuda a identificar los tipos de células, los genes y las vías biológicas que podrían convertirse en futuras dianas terapéuticas”, añade Voloudakis.
Otro de los trabajos analizó 1,3 millones de perfiles de expresión génica de 284 donantes neurotípicos, desde la infancia hasta la edad adulta tardía. Los resultados muestran cambios asociados al desarrollo cerebral temprano, una etapa de estabilidad durante la mediana edad y modificaciones posteriores, incluida una reprogramación celular a partir de los 65 años.
El alzhéimer presenta diferencias entre cada paciente
Los investigadores también estudiaron por qué la enfermedad de Alzheimer puede evolucionar de manera diferente entre las personas. El análisis de más de 6 millones de núcleos celulares permitió localizar poblaciones celulares y vías moleculares relacionadas con características clínicas como la depresión y el deterioro cognitivo.
Uno de los estudios desarrolló además un marco de genómica funcional personalizada capaz de analizar redes moleculares específicas de cada donante a escala unicelular. Los resultados muestran una importante diversidad biológica entre las personas con alzhéimer y detectan vías moleculares particulares relacionadas con la neurodegeneración.
“En conjunto, estos estudios tienden un importante puente entre el riesgo genético hereditario y las células cerebrales específicas y los procesos biológicos a través de los cuales esas diferencias genéticas influyen en la enfermedad”, destaca Eric Nestler, decano de la Escuela de Medicina Icahn de Mount Sinai, en un comunicado del centro.
Para procesar el enorme volumen de información, los científicos también presentan dos herramientas analíticas, denominadas dreamlet y crumblr, diseñadas para estudiar conjuntos de datos a escala poblacional con mayor precisión y eficiencia. El objetivo final del proyecto es ampliar la base de datos hasta alcanzar 10.000 personas.
