En los genomas de vertebrados sólo el 5% del ADN –genoma- se corresponde con secuencias que codifican proteínas. El 95% contiene secuencias que controlan cuándo, cuánto y dónde un gen se va a transcribir, pero, mientras las secuencias codificantes de las proteínas se conocen, el otro era, en gran medida, desconocido, lo que impedía la identificación de las regiones reguladoras en los genomas secuenciados.
Ahora, diez nuevos estudios impulsados por consorcio PsychENCODE, una iniciativa multidisciplinar creada en 2015 y cuyo fin es desvelar los mecanismos moleculares que subyacen a la esquizofrenia, el trastorno bipolar y el trastorno del espectro autista, avanzan en el conocimiento de la arquitectura cerebral de estas enfermedades. Los estudios se publican en «Science», «Science Translational Medicine» y «Science Advances».
En uno de los estudios de «Science», se han integrados datos obtenidos a partir de tejido cerebral y células procedentes de casi 2.000 familias con enfoques de aprendizaje profundo, el enfoque más novedoso utilizado para predecir el riesgo de enfermedad. En este trabajo, los investigadores han localizado «mutaciones» en «regiones promotoras» del genoma, regiones que preceden al inicio de un gen, en el autismo.
Organoide humano cortical
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Vaccarino Lab
La investigación es el primer análisis de todo el genoma que descubre un papel para las mutaciones en la parte no codificante del genoma en cualquier condición humana.
PsychENCODE es una iniciativa multidisciplinar cuyo fin es desvelar los mecanismos moleculares que subyacen a la esquizofrenia, el trastorno bipolar y el trastorno del espectro autista
Hasta ahora, la mayoría de los estudios de secuenciación del autismo y otras enfermedades se han centrado en la parte de codificación del genoma, es decir, los genes, que codifican proteínas para fabricar una célula. Pero más del 95 % del genoma humano es material distinto de los genes. «No tendríamos ese ADN si no hiciera algo», señala Stephan Sanders, de la Universidad de California-San Francisco (EE.UU.), uno de los científicos que dirigió el trabajo.
Los dos estudios que se publican «Science Translational Medicine» identifican distintos patrones de actividad genética en el cerebro, relacionados, respectivamente, con la esquizofrenia y el trastorno bipolar. Los hallazgos pueden facilitar el desarrollo de medicamentos en el futuro para la esquizofrenia y el trastorno bipolar, que afectan a decenas de millones de personas en todo el mundo y suponen una enorme carga económica.
Los hallazgos pueden facilitar el desarrollo de medicamentos en el futuro para la esquizofrenia y el trastorno bipolar
Y, por último, el estudio publicado en «Science Advances» es el primero en crear un mapa epigenómico tridimensional de un subconjunto de células neuronales que sirven como modelo para próximos estudios epigenéticos de los componentes del desarrollo neurológico de la esquizofrenia.
Ilustración de red del cebero humano Daifeng & Mark Gerstein
El análisis de estas células, obtenidas de biopsias de individuos vivos con diagnóstico de esquizofrenia, así como de controles sanos, reveló diferencias individuales en las firmas epigenéticas en los elementos reguladores. Los autores afirman que los resultados pueden proporcionar nuevas dianas tratar la esquizofrenia.
Además, la ingente cantidad de información recopilada por los investigadores de PsychENCODE se han organizado en un «atlas» de datos accesibles. Esto permite a los científicos emplear análisis de aprendizaje profundo o un enfoque de aprendizaje automático inspirado en la cognición humana para encontrar pistas para tratar la progresión de los trastornos neuropsiquiátricos en los seres humanos.
Organoide humano cortical – Vaccarino Lab
El cerebro humano cambia a lo largo de la vida
Las capacidades cognitivas específicamente humanas, como la habilidad para el aprendizaje, la memoria y la percepción sensorial, se desarrollan en el período embrionario y en la juventud. Son las conclusiones de un estudio publicado en «Science», liderado por Nenad Sestan, de la Universidad de Yale, que ha analizado cerebros humanos, macacos y chimpancés, para determinar cuándo se generan las diferencias entre los cerebros de los macacos y los humanos.
Los resultados muestran por vez primera, explica a ABC Salud Tomàs Marquès-Bonet, profesor de investigación ICREA y director del Instituto de Biología Evolutiva, centro Mixto de la UPF y el CSIC, que hay dos períodos de desarrollo neurológico – fase embrionaria y juventud- que nos diferencian del resto de primates y que pueden dar lugar a la aparición de capacidades cognitivas propiamente humanas.
«El cerebro humano va cambiando a lo largo de la vida», señala el profesor, y son la etapa de gestación y la juventud en la que se produce un ‘aceleramiento’ en las diferencias del desarrollo». Es decir, no se produce de forma lineal, como se podría pensar en un principio. Las razones «Todavía lo sabemos», reconoce.
Lo que relaciona este artículo que los otros 9 publicados hoy es que muchos de los genes que están implicados en las diferencias en el desarrollo de los cerebros humanos y de macacos es que también están relacionados con algunas enfermedades neuropsiquiátricas. En concreto, el estudio muestra que los genes relacionados con la aparición del autismo, el TDAH, la esquizofrenia, el trastorno bipolar, la depresión, el alzhéimer y el párkinson parecen diferenciarnos de nuestros parientes más cercanos, por su diferente forma de expresarse. «Estos genes apuntan a periodos de desarrollo concretos, arrojando luz sobre cómo y cuándo pueden aparecer estos desórdenes en humanos», añade Marquès-Bonet .
