En un estudio que abarcó la genética molecular, las células madre y las ciencias del cerebro y el comportamiento, los investigadores de la Universidad de California en San Diego, con sus colegas del Instituto Salk de Estudios Biológicos y en otros lugares, han creado un modelo de neurodesarrollo de un trastorno genético raroeso puede proporcionar nuevas ideas sobre la neurobiología subyacente del cerebro social humano.
Los resultados se publican en la edición en línea del 10 de agosto de Naturaleza .
Los científicos investigaron el síndrome de Williams o WS, una condición genética rara causada por la eliminación de una copia de 25 genes contiguos en el cromosoma 7, de un estimado de 30,000 genes en el cerebro. WS afecta a una de cada 10,000 personas en todo el mundo, y se estima que 20,000 estadounidensesLa condición ocurre igualmente en ambos sexos y en todas las culturas.
WS produce una serie de problemas médicos, así como un defecto cardíaco específico. Las personas con la deleción generalmente muestran una cara distintiva con una nariz pequeña, hacia arriba, boca ancha, labios llenos y mentón pequeño y también pueden tener problemas dentales y ortopédicosNeurológicamente, tienen retrasos en el desarrollo, con déficits espaciales severos, pero fortalezas relativas en el uso del lenguaje y el procesamiento facial.
"Un aspecto interesante es la típica predisposición hiper-social", dijo la coautora del estudio Ursula Bellugi, EdD, directora del laboratorio de neurociencia cognitiva en Salk y profesora adjunta en la Universidad de California en San Diego que estudió WS durante años ". Personascon la eliminación de WS tienden a ser demasiado amigables, demasiado confiados, atraídos por extraños, pero ansiosos "
Pero Bellugi dijo que no estaba claro cómo la genética se vincula con los aspectos conductuales de WS. "Un modelo humano para la enfermedad podría llenar los vacíos científicos y ayudaría a comprender los mecanismos detrás del trastorno. WS es un modelo elegante paraser capaz de atravesar niveles ", dijo.
El coautor del estudio, Alysson Muotri, PhD, profesor asociado de pediatría y medicina celular y molecular en la Facultad de Medicina de UC San Diego, se sintió intrigado por WS porque la condición es muy diferente de su enfoque habitual de investigación en autismo, que se caracterizapor una menor sociabilidad y habilidades lingüísticas.
"Me fascinó cómo un defecto genético, una pequeña deleción en uno de nuestros cromosomas, podría hacernos más amigables, más empáticos y más capaces de aceptar nuestras diferencias", dijo Muotri.
En los últimos años, Muotri y sus colegas han creado modelos celulares de autismo in vitro utilizando células madre pluripotentes inducidas reprogramadas iPSC derivadas de dientes de leche descartados de niños con autismo, trabajo denominado "proyecto de hada de los dientes". Lo hicieron nuevamente aquí..
El equipo comenzó con células de pulpa dental extraídas de dientes donados por niños pequeños con WS. Las células fueron reprogramadas para convertirse en células progenitoras neurales capaces de formar redes neuronales funcionales que se asemejan a la corteza en desarrollo del cerebro humano en un plato.
"Descubrimos que las células progenitoras neuronales WS no proliferaron debido a los altos niveles de muerte celular", dijo Muotri. "Y como consecuencia de la menor replicación de las células progenitoras, los cerebros WS han reducido el área superficial de la corteza". La observación fuevalidado utilizando imágenes de resonancia magnética de los participantes del estudio en vivo por Eric Halgren, PhD, profesor del Departamento de Neurociencias de la Facultad de Medicina de la Universidad de California en San Diego, y sus colegas.
Las neuronas WS cultivadas tienen una morfología distinta. Están más arborizadas en forma de árbol, con muchas ramas dendríticas que las neuronas derivadas de individuos en desarrollo típico. "En el nivel funcional, hacen más sinapsis o conexiones a otras neuronas de lo que cabría esperar.", dijo Muotri." Eso podría ser la base del aspecto súper social de WS y su gregario cerebro humano, dando una idea del autismo y otros trastornos que afectan el cerebro social ".
Katerina Semendeferi, PhD, coautora principal y profesora del Departamento de Antropología de UC San Diego confirmó la morfología neuronal usando una colección rara de tejido cerebral postmortem WS. "Una observación sorprendente fue que estas neuronas corticales en individuos WS son máscomplejo que los controles típicamente niños en desarrollo de la misma edad. Las alteraciones morfológicas que presumiblemente aparecieron durante la gestación WS se mantienen postnatalmente ".
Muotri señaló que la investigación representa uno de los primeros esfuerzos para usar iPSCs y tecnología de cerebro en un plato para generar nuevas ideas sobre un proceso de enfermedad y no simplemente replicar datos de otros modelos.
Pero más allá de eso, cree que estudiar WS puede ayudar a explicar qué hace que los seres humanos sean seres sociales: un desarrollo clave en la evolución de la humanidad. "Fue nuestro poder social lo que nos convirtió en una especie colaborativa", dijo Muotri, "capaz de ser dramáticotransformación de nuestro entorno creando poesía, música y tecnología "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Scott LaFee. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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