¿Cómo se genera un cerebro de tamaño y composición correctos?

Publicado 10/05/2019 7:44:44CET
IST AUSTRIA / GRUPO HIPPENMEYER

   MADRID, 10 May. (EUROPA PRESS) -

   Para construir el neocórtex, un área del cerebro involucrada en funciones cognitivas superiores, las células madre producen billones de neuronas de varios tipos. En un estudio científico, neurocientíficos de Suiza, Bélgica y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (IST Austria) han demostrado que, con el tiempo, las células madre neocorticales pasan por varios estados de maduración, cada uno de los cuales conduce a un tipo neuronal distinto. La producción del tipo de neurona correcta está unida a un complejo proteico específico.

   Con sus profundos surcos y crestas, el neocórtex ha acuñado nuestra noción del cerebro humano. Con solo unos milímetros de espesor, esta capa cerebral externa contiene más de 15.000 millones de neuronas y procesa información para que podamos experimentar y percibir conscientemente el mundo. Obviamente, si algo sale mal durante el desarrollo de la neocorteza en el embrión, pueden ocurrir disfunciones graves asociadas con trastornos del desarrollo neurológico y psiquiátricos, como autismo o esquizofrenia.

   Sin embargo, no se comprende por completo cómo se construye la corteza cerebral a partir de células madre neurales durante el desarrollo. Junto con el grupo de investigación IST Austria del profesor Simon Hippenmeyer, los científicos en torno a Denis Jabaudon, de la Universidad de Ginebra, Suiza, y Laurent Nguyen, de la Universidad de Lieja, Bélgica, han dado un gran paso para comprender cómo las células madre corticales logran generar la gran cantidad de neuronas de diversos tipos y funciones que conforman la diversidad neuronal adulta.

   El estudio presenta evidencia de que las células madre neurales en desarrollo están equipadas con programas específicos de expresión génica (transcripcional) en diferentes momentos. Mientras que las células madre progresan secuencialmente a través de distintas etapas, pasan estas "huellas dactilares" transcripcionales a sus células hijas, es decir, las neuronas que producen.

   Sorprendentemente, las células madre parecen tener diferentes propiedades y expresión génica en distintas etapas durante el desarrollo neocortical: en las etapas iniciales, las células madre tienden a estar equipadas con programas que regulan principalmente los procesos celulares internos, como el control del ciclo celular. En contraste, durante las etapas posteriores, las células madre mantienen programas de expresión génica que requieren cada vez más señales externas y, por lo tanto, interacción ambiental.

UN COMPLEJO DE PROTEÍNAS CON GRAN RESPONSABILIDAD

   Los científicos sospecharon que las proteínas reguladoras específicas podrían participar en el control de la activación dependiente del tiempo de distintos programas de expresión génica. Identificaron un complejo de proteínas, el llamado 'Polycomb Repressive Complex 2' (PRC2), que se expresa altamente solo en las células madre en etapa temprana, pero no en las células en etapa tardía.

   La pregunta sobre si PRC2 regula realmente la maduración temporal de las células madre se pudo responder en una colaboración de los suizos y los investigadores con Simon Hippenmeyer y la posdoctoral Nicole Amberg de IST Austria. Al utilizar métodos genéticos de ratón, los investigadores de IST Austria lograron eliminar toda la actividad de PRC2 en las células madre corticales durante el desarrollo, es decir, en el momento en que se producen distintos tipos de neuronas, y los resultados demostraron que su hipótesis era correcta.

   La inactivación de PRC2 tuvo consecuencias drásticas de una manera que las células madre no pudieron seguir su camino normal de maduración. En ausencia de PRC2, las células madre parecían madurar demasiado rápido y, por lo tanto, producían tipos incorrectos de neuronas durante falsas ventanas de tiempo.

   Aún más dramático fue que el número total de neuronas producidas también se redujo drásticamente. Esto dio lugar a una pequeña corteza, también conocida como microcefalia, con una composición de tipo celular neuronal incorrecta. "Los resultados ilustran lo sensible que es el desarrollo cerebral. Ahora tenemos una idea más clara de cómo las células madre neurales producen el tipo y número correctos de neuronas durante el desarrollo cortical, lo que podría ayudar a comprender mejor los mecanismos subyacentes de la malformación del cerebro humano y los trastornos del desarrollo neurológico en general", concluye Nicole Amberg, que recientemente recibió una beca FWF Hertha-Firnberg.