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Un estudio del Instituto Wellcome-Wolfson de Medicina Experimental de la Queen’s University de Belfast y del Instituto de Neurociencias (IN) demostró que las marcas epigenéticas son un mecanismo clave en las instrucciones que dan lugar a los pliegues de la corteza cerebral y que la proteína Cux2 desempeña un papel determinante en este proceso.
Determinar los factores genéticos y epigenéticos que influyen en el plegamiento cerebral es el objetivo de esta investigación.
Este trabajo, publicado en la revista Science Advances, está coliderado por el laboratorio que encabeza el científico Vijay K. Tiwari en el Instituto Wellcome-Wolfson de Medicina Experimental de la Queen’s University de Belfast y el laboratorio Neurogénesis y Expansión Cortical, que dirige el investigador del IN -centro mixto de la Universidad española Miguel Hernández (UMH) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), también español- Víctor Borrell, según informaron este jueves la UMH y el CSIC en sendos comunicados.
El plegamiento es una característica del cerebro humano que, cuando es defectuoso, conlleva graves problemas de aprendizaje e intelectuales.
En ocasiones, los pacientes tienen mutaciones genéticas que causan malformaciones en su cerebro por falta de giros. Borrell destacó que realizar investigación básica "es fundamental para conocer la biología detrás de estas enfermedades" y les "permite estar un poco más cerca de encontrar soluciones”.
El equipo de Borrell ya había desarrollado un protomapa que establece a nivel genético donde se generarán los giros y los surcos en el cerebro durante una etapa del desarrollo embrionario en la que todavía no han comenzado a generarse los pliegues.
"Al principio la corteza es lisa, pero hay unas zonas que crecerán muchísimo y darán lugar a giros; mientras que al lado hay otras zonas que crecerán menos y quedarán hundidas, formando un surco", reveló el científico.
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Explicó que "esto se debe a que hay miles de genes que se expresan en la corteza del embrión mientras se está desarrollando, pero no lo hacen en la misma cantidad en todas las zonas”.
Gracias a la colaboración con el laboratorio de Tiwari, pudieron estudiar el paisaje epigenético de las células de la corteza cerebral y observar todo el ADN de las células y sus modificaciones epigenéticas para entender los mecanismos que dan lugar a su expresión.
Estudiaron la marca epigenética H3K27ac, un indicador que predice la expresión de los genes, y los resultados fueron sorprendentes: en muchos lugares donde esta marca estaba presente no se producía la expresión de genes. Buscaron respuesta en una proteína, Cux2, que regula la expresión de genes.
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Cux2 es una proteína involucrada en la diferenciación de las neuronas, en el crecimiento de sus dendritas y en la formación de circuitos neuronales en general.
Los expertos quisieron verificar la influencia de este factor en el plegamiento del cerebro y, para ello, introdujeron ADN que codifica esta proteína dentro del cerebro del embrión durante su gestación.
Los resultados revelan el papel clave de Cux2 en el plegamiento, ya que los científicos han determinado que es un factor maestro que tiene la capacidad de aprovechar el paisaje epigenético para que se produzcan los cambios que llevan a la expresión miles de genes que hacen cosas diferentes y que la combinación de todo ello hace posible que se formen los pliegues.
Mediante una técnica conocida como single-cell sequencing, analizaron los cambios que Cux2 causa en las células para que se generen los giros.
Comprobaron que hay un tipo de células madre que generan neuronas (células de glía radial) que prácticamente desaparece, causando que otros tipos de estas células proliferen en mayor cantidad. Esto no afecta solo al tipo de célula que da lugar a las neuronas, sino también al linaje celular que siguen, algo directamente implicado con el desarrollo de giros y surcos en el cerebro.
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