Archivo - Mental Illness - GETTY IMAGES/ISTOCKPHOTO / SOLIDCOLOURS - Archivo
MADRID, 16 Oct. (EUROPA PRESS) -
Una de las principales maneras en que la variante del gen APOE4, el mayor factor de riesgo genético para la enfermedad de Alzheimer de aparición tardía, afecta la función de los circuitos cerebrales es interrumpiendo el proceso de aislamiento de las neuronas mediante una vaina grasa que optimiza su transmisión eléctrica.
Ahora, un nuevo estudio dirigido por neurocientíficos del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MI (Estados Unidos) aporta varias pruebas que implican una vía molecular específica en dicha alteración y utiliza este conocimiento para demostrar una intervención que la prevenga en experimentos de laboratorio.
CÓMO AFECTA EL GEN APOE4 A LA MIELINA DE LAS NEURONAS
El estudio publicado en 'Cell Stem Cell' demuestra que el gen APOE4 suprime la señalización Wnt en los oligodendrocitos, las células que proporcionan a las neuronas una capa aislante de grasa llamada mielina. Según los investigadores, cuando la señalización Wnt es deficiente, las células acumulan gotas de lípidos en lugar de utilizar grasas para mielinizar adecuadamente las ramificaciones axónicas de las neuronas.
Al restablecer la señalización Wnt en los oligodendrocitos portadores del gen APOE4, la mielinización se recuperó, tanto en cultivos de células humanas como en ratones que modelan la enfermedad de Alzheimer.
El equipo de investigación liderado por el profesor Li-Huei Tsai de Picower y la autora principal del estudio, Leyla Akay, exalumna de posgrado en el laboratorio de Tsai, descubrió el papel clave de Wnt mediante diversos métodos, incluyendo un cribado en el que utilizaron la edición genética CRISPR para inactivar sistemáticamente cada gen codificante de proteínas del genoma, uno por uno, en cultivos de oligodendrocitos humanos portadores del alelo APOE4.
El cribado demostró que cuando faltaban los genes que promovían la actividad de Wnt en los oligodendrocitos, se acumulaban gotas lipídicas, y que cuando faltaban los genes que suprimían Wnt, también se acumulaban gotas lipídicas.
"Esta demostración de concepto de realizar cribados CRISPR para identificar modificadores genéticos de la acumulación de lípidos asociada al gen APOE4 en un tipo de célula del sistema nervioso central es muy prometedora", asegura Tsai, quien también dirige la Iniciativa del Cerebro Envejecido del MIT.
"Creo que este tipo de cribado no solo aporta nuevos conocimientos sobre las vías celulares que contribuyen a los defectos del metabolismo lipídico, sino que también tiene el potencial de ofrecer nuevas dianas para el desarrollo de fármacos", explica.
En 2022, el laboratorio de Tsai, demostró que el gen APOE4 causaba acumulación de gotas lipídicas en los oligodendrocitos y alteraba la mielinización. Sin embargo, Akay señaló que dicha acumulación podía deberse a múltiples razones.
El nuevo estudio buscaba profundizar en los mecanismos moleculares subyacentes. Paralelamente al análisis CRISPR, el equipo también analizó la accesibilidad de la cromatina del ADN en cultivos de oligodendrocitos humanos y en muestras de cerebro humano post mortem, comparando en cada caso las muestras portadoras del alelo APOE4 con las portadoras de la variante neutra APOE3.
Este análisis de datos ATAC-seq les permitió evaluar qué genes eran más accesibles para la expresión y cuáles estaban bloqueados para la transcripción. El análisis de la cromatina mostró que los genes que promueven la señalización Wnt eran menos accesibles en los portadores del alelo APOE4.
"Hubo una sorprendente coincidencia entre los resultados de ATAC-seq y los del análisis CRISPR", subraya Tsai. "Ambos apuntaban a una desregulación de la vía de señalización Wnt".
QUÉ HAN CONSEGUIDO REVERTIR EN CÉLULAS Y RATONES
Análisis posteriores, incluyendo observaciones directas en células en el laboratorio, revelaron cómo la señalización Wnt se veía afectada negativamente en oligodendrocitos APOE4 cultivados. Dos proteínas, la beta-catenina y la GSK3b, compiten por regular la señalización Wnt: la beta-catenina la promueve y la GSK3b la suprime. El equipo descubrió que, en comparación con los oligodendrocitos APOE3, los oligodendrocitos APOE4 presentaban una expresión reducida de beta-catenina y una expresión excesiva de GSK3b.
Posteriormente, el equipo probó intervenciones que manipulan la actividad de GSK3b. En cultivos de oligodendrocitos humanos APOE3, demostraron que aumentar GSK3b con una sustancia química llamada Dif3 incrementaba las gotas lipídicas. En oligodendrocitos APOE4, demostraron que inhibir GSK3b con una sustancia química llamada CHIR99021 reducía las gotas. En cultivos de organoides más complejos, que combinaban oligodendrocitos APOE4 con neuronas, descubrieron que inhibir GSK3b aumentaba la mielinización y promovía el crecimiento de los axones neuronales.
Los ensayos sugirieron que la inhibición de GSK3b podría ser una estrategia terapéutica de prueba de concepto para restaurar la señalización Wnt y la mielinización. Como prueba final, trataron ratones portadores del alelo APOE4 y con un modelo genético de patología tau de Alzheimer con dosis de CHIR99021. Los ratones tratados mostraron una reducción de las gotas lipídicas en el hipocampo, una región clave para la formación de la memoria. Además, también presentaron una mayor mielinización en esa zona, en comparación con los controles no tratados.
Además de evidenciar la supresión de la señalización Wnt, el análisis CRISPR y el análisis de cromatina proporcionaron pistas clave sobre los mecanismos moleculares mediante los cuales la pérdida de Wnt altera el metabolismo lipídico de los oligodendrocitos. Los investigadores han mostrado su interés en profundizar en estas pistas. Asimismo, les interesa investigar la relación entre GSK3b y la fosforilación de tau, un rasgo fundamental de la patología del Alzheimer.
