El estudio analizó más de 6,3 millones de muestras de casi 1.500
personas y detectó cambios ligados a la edad, a la enfermedad de
Alzheimer, Parkinson y esquizofrenia.
El nuevo atlas celular permite estudiar con un
nivel de detalle inédito qué cambia en el cerebro con la edad y
frente a enfermedades como Alzheimer, Parkinson y esquizofrenia
(Foto: Unsplash).
El
cerebro humano sigue siendo uno de los territorios más
complejos que intenta comprender la ciencia. Está formado por
miles de millones de células que cumplen funciones diferentes, se
comunican entre sí y
tampoco envejecen de la misma manera.
A eso se suma otra dificultad: enfermedades como el
Alzheimer
no afectan por igual a todo el tejido cerebral.
Pueden alterar
determinadas neuronas y, al mismo tiempo,
provocar
cambios distintos en las células que las rodean.
Durante mucho tiempo, los investigadores sólo pudieron observar
ese enorme territorio desde cierta distancia. Ahora, las
nuevas
técnicas de análisis celular permiten acercarse mucho más.
Un consorcio internacional de científicos construyó
el mapa
celular más grande realizado hasta el momento de una región
del cerebro humano. Para hacerlo, analizó
más de 6,3 millones
de núcleos celulares correspondientes a 1.494 personas,
desde individuos muy jóvenes hasta adultos que alcanzaron los 108
años.
Las muestras incluían cerebros de
personas sin enfermedades
neurológicas y también de
pacientes que habían tenido
Alzheimer, Parkinson, esquizofrenia, trastorno bipolar y
distintos tipos de demencia. La
investigación
forma parte de una serie de trabajos publicados en
Nature
y otras revistas científicas.
La cifra impresiona. Pero lo más importante
no es solamente la
cantidad de células estudiadas, sino el nivel de detalle
que ahora pueden alcanzar los investigadores. A esta escala es
posible observar qué genes están activos en determinados tipos
celulares, cuáles cambian con el paso de los años y qué
diferencias aparecen frente a distintas enfermedades.
Un Google Maps del cerebro
Para entenderlo, puede pensarse el cerebro
como una enorme
ciudad. Desde un avión se distinguen barrios, autopistas y
grandes edificios. Algo parecido ocurre con una
resonancia:
permite obtener
una vista general del territorio. Pero si
el objetivo es descubrir qué está fallando en un barrio
determinado,
hay que acercarse. Primero mirar las calles,
después los edificios y, finalmente, entrar en cada casa. Eso es,
en cierta forma, lo que permite este nuevo atlas: pasar de una
visión general del cerebro a
observar qué ocurre en tipos
celulares muy específicos.
Los investigadores se concentraron especialmente en la
corteza prefrontal
dorsolateral, una región ubicada en la parte frontal
del cerebro. Allí se desarrollan funciones esenciales para la vida
cotidiana, como
planificar,
tomar decisiones,
controlar
impulsos,
retener información y
organizar el
comportamiento.
Dentro de esa región, los científicos identificaron
27 grandes
tipos de células. Y no estudiaron solamente neuronas.
También analizaron
células que las sostienen y protegen,
otras que
participan en la respuesta inmunitaria y algunas
relacionadas con los vasos sanguíneos. Eso permite dejar de
mirar el cerebro como un tejido uniforme y empezar a comprender
cómo
responde cada tipo celular frente al envejecimiento o una
enfermedad.
Casi todas las células del cuerpo
contienen prácticamente el
mismo ADN. Una neurona y una célula de la piel comparten, en
términos generales,
el mismo conjunto de instrucciones.
Entonces, ¿por qué hacen cosas completamente diferentes?
Porque
no activan los mismos genes.
Puede imaginarse el ADN
como una biblioteca gigantesca.
Todas las células tienen acceso a casi los mismos libros, pero
cada
una consulta capítulos distintos según la tarea que debe
cumplir. Cuando un gen se activa, parte de su información
se
copia en una molécula llamada ARN. Esa copia
deja una pista: al analizarla, los científicos pueden
identificar qué genes estaban funcionando dentro de una célula
determinada.
Las técnicas utilizadas en estos estudios
permiten hacer ese
análisis millones de veces. Así, la pregunta deja de ser
solamente qué ocurre en una región cerebral. Ahora también puede
plantearse de una manera mucho más precisa:
qué está pasando
dentro de cierto tipo de célula y
qué cambia allí con la
edad o frente a una enfermedad.
Qué aporta para estudiar el Alzheimer
Hasta ahora, muchas enfermedades del cerebro
eran investigadas
por separado. Un equipo estudiaba Alzheimer; otro,
Parkinson; otro, esquizofrenia. El nuevo proyecto permitió
compararlas
dentro de un mismo mapa celular. Así, los investigadores
pudieron detectar qué alteraciones aparecen en varios trastornos y
cuáles parecen más características de uno en particular.
En Alzheimer, por ejemplo, observaron cambios no sólo en
determinadas neuronas, sino también en
células relacionadas
con la respuesta inmunitaria del cerebro y con los
vasos
sanguíneos. Eso no significa que hayan encontrado la causa
de la enfermedad ni una cura.
El avance es otro: permite
acotar dónde buscar.
Si antes los científicos intentaban encontrar una falla revisando
una ciudad entera, ahora pueden comenzar a señalar en qué edificio
es más probable que esté el problema. Todavía falta descubrir qué
ocurre allí, pero tener una dirección más precisa
puede
orientar mejor las próximas investigaciones.
Otra parte del proyecto analizó
qué ocurre con las células
cerebrales durante la vida. Los científicos estudiaron más
de
1,3 millones de núcleos celulares de 284 personas sin
enfermedades neurológicas diagnosticadas,
desde bebés hasta
adultos mayores. El resultado mostró que
el cerebro no
envejece siguiendo una línea recta.
Durante los primeros años se producen
transformaciones muy
intensas, mientras se forman y reorganizan los circuitos que
permiten aprender, hablar, recordar y tomar decisiones. Después
aparece
una etapa de mayor estabilidad durante buena parte
de la adultez.
Los investigadores detectaron señales relacionadas con
inflamación,
estrés celular y
actividad del sistema inmunitario.
También observaron modificaciones vinculadas con los
ritmos
circadianos, el reloj interno que ayuda a regular el sueño y
la vigilia. Esto permite hacer una distinción fundamental:
envejecer
no es lo mismo que enfermarse.
Una célula de una persona de 85 años puede funcionar de manera
distinta a una de 25 y, aun así, formar parte de un proceso
normal. El desafío es descubrir
cuándo un cambio deja de ser
una consecuencia esperable de la edad y empieza a
convertirse en una señal temprana de enfermedad.
Los genes no determinan todo
El atlas también puede ayudar a interpretar mejor las
variantes
genéticas asociadas con un mayor riesgo de desarrollar
Alzheimer, esquizofrenia y otros trastornos. Tener una de esas
variantes no significa necesariamente que una persona vaya a
enfermarse. Tampoco implica que actúe de la misma manera en todas
las células.
Los nuevos mapas permiten observar precisamente eso: una
alteración genética puede
tener pocos efectos en gran parte
del cerebro y, al mismo tiempo,
modificar profundamente
una población celular determinada. Identificar qué células
son afectadas y qué mecanismo cambia dentro de ellas puede abrir
nuevas
líneas para investigar futuros tratamientos.
El atlas representa un avance importante, pero
no es un mapa
completo de todo el cerebro. Los investigadores se
concentraron
principalmente en una región, mientras que
enfermedades como Alzheimer o Parkinson
afectan circuitos que
conectan distintas áreas.
Además, muchas de las muestras provienen de
cerebros donados
después de la muerte. Eso permite obtener una enorme
cantidad de información, pero también impone una limitación:
los
científicos observan la fotografía final, no toda la película.
No pueden saber directamente qué ocurrió dentro de esa misma
persona a los 30, 50, 70 y 90 años. Para reconstruir ese recorrido
harán falta otros estudios y seguimientos a largo plazo.
Aun así, el cambio de escala es enorme.
Con todo, hasta hace relativamente poco, la ciencia podía
preguntarse
qué región del cerebro estaba afectada. Ahora
puede avanzar hacia interrogantes mucho más precisos:
qué
célula cambió,
qué gen modificó su actividad y
cuándo
comenzó a hacerlo. El nuevo atlas todavía
no ofrece una
cura, aunque entrega algo fundamental para empezar a
encontrar respuestas:
un mapa mucho más detallado en dónde
buscar.
(Fuente: Agencia de Notiicias Científicas / UNQ
/ varios / redacción propia)