Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado uno de los atlas celulares de la corteza prefrontal humana con mayor resolución hasta la fecha, una herramienta que permitirá profundizar en los mecanismos biológicos de las enfermedades cerebrales y avanzar en la medicina de precisión. Los resultados, publicados en nueve artículos de revistas del grupo Nature, ofrecen una visión detallada de la arquitectura molecular y celular de distintos trastornos neurológicos y psiquiátricos.
Millones de células para identificar las diferencias entre enfermedades
Los estudios, coordinados por investigadores del Hospital Mount Sinai de Nueva York, se enmarcan en el programa PsychAD, una iniciativa multidisciplinar puesta en marcha en 2019 con el apoyo del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de Estados Unidos. Su objetivo es comprender los mecanismos biológicos que se encuentran detrás de la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neuropsiquiátricos. El principal atlas analiza más de 6,3 millones de núcleos celulares procedentes de 1.494 donantes humanos. Entre ellos se encuentran personas con alzhéimer, párkinson, enfermedad de cuerpos de Lewy, demencia vascular, esquizofrenia y trastorno bipolar, además de personas sin estos trastornos.
El análisis ha permitido identificar vías moleculares compartidas por distintas enfermedades, pero también características celulares específicas de cada una. Los investigadores han definido, asimismo, trayectorias celulares relacionadas con la progresión de los trastornos y con los síntomas neuropsiquiátricos asociados. "Al analizar millones de células de múltiples trastornos cerebrales, descubrimos que muchas enfermedades comparten vías moleculares, al tiempo que presentan firmas celulares distintivas", explica Donghoon Lee, investigador en psiquiatría y genética de Mount Sinai y uno de los autores de los trabajos. Los datos del atlas estarán disponibles en abierto para la comunidad científica internacional. Según Lee, el objetivo es que este recurso contribuya a acelerar el desarrollo de terapias dirigidas.
La genética y el envejecimiento, claves para avanzar hacia tratamientos personalizados
Otros de los estudios publicados profundizan en la influencia del riesgo genético hereditario sobre la función cerebral. Al combinar datos de células individuales con información genética humana, los investigadores buscan identificar los tipos celulares, los genes y las vías biológicas a través de los cuales determinadas variantes genéticas pueden influir en la aparición de enfermedades. Otra investigación ha analizado 1,3 millones de perfiles de expresión génica procedentes de los cerebros de 284 donantes sin trastornos neurológicos identificados, con edades comprendidas entre la infancia y la edad adulta tardía. Los resultados muestran cómo cambia la expresión de los genes a lo largo de la vida, con modificaciones relacionadas con el desarrollo cerebral temprano, la composición celular a partir de la edad adulta y la reprogramación de las células a partir de los 65 años. Los autores también han encontrado asociaciones entre estos cambios y la resiliencia neuronal durante las primeras etapas de la vida, así como con una mayor vulnerabilidad neuronal en la vejez.
En el caso del alzhéimer, varios trabajos aportan nuevas pistas sobre las diferencias en la evolución de la enfermedad entre pacientes. El análisis de más de seis millones de núcleos celulares ha permitido identificar poblaciones celulares y vías moleculares asociadas a características clínicas relevantes, como la depresión y el deterioro cognitivo. Además, un estudio presenta un modelo de genómica funcional personalizada que identifica redes moleculares específicas de cada persona y vías relacionadas con la neurodegeneración. Estos hallazgos podrían servir de base para desarrollar estrategias de medicina de precisión adaptadas a las características biológicas de cada paciente. Para analizar conjuntos de datos de esta magnitud, los investigadores también han presentado nuevas herramientas que buscan mejorar la precisión y la eficiencia de los estudios a escala poblacional. El objetivo final del proyecto es ampliar la base de datos hasta alcanzar los 10.000 participantes.