Un método detecta los efectos específicos en las células de las mutaciones relacionadas con el autismo
El método se basa en una técnica que el grupo de investigación de Knoblich desarrolló en 2020 para detectar genes relacionados con la microcefalia por su capacidad de alterar el crecimiento celular.
Texto e imagen tomado de spectrumnews.org
Una nueva técnica de cribado genético revela cómo docenas de mutaciones asociadas al autismo alteran el destino de las células cerebrales en desarrollo en organoides (1).
"Queríamos encontrar los pasos del desarrollo cerebral que son especialmente susceptibles" a las mutaciones genéticas relacionadas con el autismo, explica el coinvestigador Jürgen Knoblich, profesor de biología sintética de la Universidad Médica de Viena (Austria).
El método se basa en una técnica que el grupo de investigación de Knoblich desarrolló en 2020 para detectar genes relacionados con la microcefalia por su capacidad de alterar el crecimiento celular. En ese estudio, el equipo utilizó CRISPR para crear una serie de mutaciones genéticas en células madre humanas, cultivó cada célula madre en un organoide y utilizó códigos de barras genéticos únicos para rastrear las mutaciones que acumulaba cada célula.
En su nuevo trabajo, publicado en septiembre en Nature, el equipo utilizó un método similar para generar organoides humanos portadores de mutaciones en 36 genes fuertemente relacionados con el autismo. Cada célula de los organoides en mosaico contenía una única mutación.
"Es la primera vez que veo examinar tantos genes a la vez en el mismo modelo", afirma Flora Vaccarino, catedrática de neurociencia de la Universidad de Yale, que no participó en este estudio. "Es realmente asombroso".
Después de que los organoides hubieran crecido durante cuatro meses y acumulado miles de células con cada mutación, Knoblich y sus colegas utilizaron la secuenciación de ARN unicelular para medir la abundancia de los distintos tipos celulares.
En los organoides corticales suele crecer una mezcla de neuronas y glía dispuestas en capas parecidas a las de la corteza cerebral humana. Los investigadores descubrieron que las mutaciones en 24 de los 36 genes alteraban la proporción entre neuronas excitadoras e interneuronas inhibidoras. Alrededor de un tercio de las mutaciones reducían el número de células progenitoras intermedias, que dan lugar a neuronas excitadoras en todas las capas corticales y se cree que son importantes para integrar la información en todas las regiones del cerebro.
"Esta cuestión del desequilibrio parece ser un denominador común de la patogénesis del trastorno del espectro autista", afirma Vaccarino.
Las mutaciones en un gen en particular, ARID1B, causaron uno de los resultados "más fuertes e interesantes" en los organoides, afirma Knoblich. Las mutaciones en ARID1B empujaron a más células de lo normal a convertirse en precursoras de oligodendrocitos, que generan el aislamiento eléctrico alrededor de las neuronas y se han relacionado con el autismo.
Según el estudio, los organoides cerebrales derivados de dos personas con mutaciones en ARID1B mostraron el mismo aumento atípico de precursores de oligodendrocitos que los organoides creados con CRISPR. "Pasamos de un cribado genético a reclutar pacientes que realmente tienen esa mutación, y estoy muy orgulloso de que hayamos podido llegar hasta el final con esto", afirma Knoblich.
Reproducir los resultados del ARID1B en organoides derivados de personas fue un primer paso para validar que los resultados del estudio se trasladan al cerebro humano, afirma Knoblich. Vaccarinio añade que las investigaciones futuras deberán seguir examinando a más personas con otras mutaciones genéticas asociadas al autismo.
Los 36 genes en los que se centró el equipo de Knoblich están relacionados con la regulación transcripcional, que controla cómo responden las células a las señales intra y extracelulares. Pero muchos otros genes relacionados con el autismo están vinculados a la formación y mantenimiento de conexiones entre neuronas.
Según Knoblich, el nuevo método no sólo podría abordar este conjunto de genes, sino muchos otros. "Es una tecnología muy versátil. Podríamos introducir cualquier lista de genes en el sistema y utilizarla para cualquier organoide".
Si quiere leer el estudio completo publicado por Nature, adjuntamos una versión en español en formato pdf, traducida con DeepL.
Spectrum News es un sitio que provee información científica sobre investigaciones vinculadas al trastorno de espectro autista. Opera gracias a los recursos de Simons Foundation Autism Research Initiative (SFARI).
Organoide: Los organoides son cultivos de tejidos tridimensionales in vitro que se derivan de células pluripotentes (embrionarias o inducidas) o células madre adultas o incluso muestras de tejido específicas del paciente. Más información aquí.