Científicos de todo el mundo han logrado realizar el primer "atlas" de las células que componen el cerebro humano, que está compuesto por un total de 21 estudios de investigación. Este trabajo abre las puertas al desarrollo de tratamientos y la cura de enfermedades cerebrales —como la esquizofrenia o alzhéimer—, así como su prevención.
Este descubrimiento revolucionario, junto con los 21 estudios desarrollados, se darán a conocer este viernes en una edición especial de la revista científica Science, además de publicarse en Science Advances y Science Translational Medicine.
Los estudios son fruto del trabajo realizado por científicos en la Iniciativa BRAIN - Cell Census Network (BICCN), un consorcio de centros en Estados Unidos y Europa que desde 2014 han trabajado en la caracterización de los tipos celulares y sus funciones en los cerebros de humanos, de primates no humanos y de roedores.
La caracterización de tipos celulares es el proceso para identificar, clasificar y describir los diferentes tipos de células sobre la base de sus características, propiedades y funciones singulares. El cerebro humano está compuesto por 86.000 millones de neuronas y un número similar de células no neuronales.
Más de 3.000 tipos de células cerebrales
Los investigadores han caracterizado más de 3.000 tipos de células del cerebro humano, lo que ha revelado características que distinguen a los humanos de otros primates. Los científicos prevén que la identificación de células cerebrales con tanto detalle permitirá señalar los tipos celulares más afectados por mutaciones específicas que provocan enfermedades neurológicas.
En un sentido más amplio, el atlas celular del cerebro abrirá nuevas puertas para entender cómo millones de neuronas trabajan de forma conjunta para formar una red que es la base de lo que constituye un ser humano: sus pensamientos, emociones y comportamientos.
Joseph Ecker, director del Laboratorio de Análisis Genómico del Instituto Salk de Estados Unidos, declaró en un comunicado que el conjunto de 21 estudios "es el inicio de una nueva era de la ciencia cerebral". "Seremos capaces de entender mejor cómo el cerebro se desarrolla, envejece y sufre enfermedades", añadió.
Complejidad de los circuitos neurales
Los investigadores señalaron que todas las células del cerebro humano contienen la misma secuencia de ADN, pero cada tipo celular usa diferentes genes copiados en filamentos de ARN, y en cantidades distintas, para crear proteínas. Esta variación produce muchos tipos de células cerebrales y contribuyen a la complejidad de los circuitos neurales.
Uno de los objetivos claves del proyecto fue entender qué características de la organización de células cerebrales es específica a humanos en comparación con la de primates no humanos. La investigación demostró que las neuronas de los chimpancés, que son los primates que comparten el ancestro más reciente con los humanos, son más parecidas a las neuronas de gorilas que a las de humanos.
Mutaciones de ADN y trastornos cerebrales
El entendimiento de las diferencias moleculares de estos tipos celulares es crítico para comprender cómo funciona el cerebro, cómo las mutaciones en el ADN causan enfermedades cerebrales y desarrollar nuevas formas de tratamiento de trastornos neuropsiquiátricos.
El núcleo del atlas son tres estudios que han creado el primer borrador del atlas, incluida la expresión génica y la arquitectura reguladora génica. Uno de ellos, liderado por científicos de la Universidad de San Diego, analizó más de 1,1 millones de células de 42 regiones de tres cerebros humanos para generar un detallado mapa de los interruptores genéticos en tipos de células cerebrales.
El estudio, que identificó 107 diferentes subtipos de células cerebrales, también reveló las conexiones entre determinados tipos celulares y varios trastornos neuropsiquiátricos como esquizofrenia, trastornos bipolares, alzhéimer y depresión.
Los científicos también desarrollaron herramientas de inteligencia artificial (IA) para predecir cómo determinadas variaciones en la secuencia de ADN puede influir la regulación génica y contribuir a la aparición de enfermedades.
Además, un equipo de investigadores de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai y la Escuela de Medicina de la Universidad de Yale creó el primer atlas del desarrollo de células cerebrales en la corteza cerebral durante seis periodos, desde el feto hasta la edad adulta.
El doctor Panos Roussos, uno de los autores de esta investigación, declaró que gracias al desarrollo de este atlas se ha obtenido "un entendimiento más profundo de los complejos mecanismos reguladores que forman la base del desarrollo y enfermedades cerebrales".
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