Encuentran la base neuronal de la esquizofrenia y del trastorno bipolar

La esquizofrenia es una enfermedad mental grave que afecta la forma en que una persona piensa, siente y se comporta. Las personas con esquizofrenia pueden parecer como si hubieran perdido el contacto con la realidad. En España hay más de 500.000 casos conocidos.

El trastorno bipolar, por su parte, se caracteriza por provocar cambios extremos y fluctuantes en el estado de ánimo, la energía y la capacidad de llevar a cabo tareas diarias, alternando entre episodios de manía (excitación, euforia o irritabilidad extrema) y episodios de depresión (tristeza, desánimo o falta de interés). En este caso, las cifras aumentan y se estima que entre uno y dos millones de españoles tienen trastorno bipolar, aunque solo un 30% a 50% están diagnosticados. Por ello sorprende que se hable tan a la ligera cuando se afirma: "Ah, no, ese es bipolar" o "Claro, como ella es bipolar...".

De este modo, no solo es importante realizar más y mejores diagnósticos, también resulta fundamental trabajar en la prevención y para ello se necesita comprender los mecanismos que provocan ambos trastornos. Y esto es lo que persigue un nuevo estudio publicado en APL Bioengineering.

En él, los autores describen cómo han creado cerebros del tamaño de un guisante (organoides), cultivados en laboratorio y estos han revelado por primera vez la singular forma en que las neuronas pueden fallar debido a la esquizofrenia y el trastorno bipolar, hasta ahora difíciles de diagnosticar debido a la falta de comprensión de su base molecular.

Los hallazgos podrían ayudar a los médicos a reducir el error humano al abordar estos y otros trastornos de salud mental que actualmente solo pueden diagnosticarse con criterio clínico y tratarse con métodos farmacológicos de ensayo y error.

"La esquizofrenia y el trastorno bipolar son muy difíciles de diagnosticar porque ninguna parte específica del cerebro se activa. No se activan enzimas específicas como en el Parkinson, otra enfermedad neurológica que los médicos pueden diagnosticar y tratar basándose en los niveles de dopamina, aunque aún no tiene una cura definitiva - explica Annie Kathuria, ingeniera biomédica de la Universidad Johns Hopkins, líder del estudio -. Nuestra esperanza es que en el futuro no solo podamos confirmar la esquizofrenia o el trastorno bipolar de un paciente a partir de organoides cerebrales, sino que también podamos comenzar a probar fármacos en ellos para determinar qué concentraciones podrían ayudarles a recuperar la salud".

El equipo de Kathuria diseñó los organoides convirtiendo células sanguíneas y cutáneas de pacientes esquizofrénicos, bipolares y sanos en células madre capaces de producir diversos tipos de tejido similar a un órgano.

Luego, utilizando algoritmos de aprendizaje automático que clasifican la actividad eléctrica de las células del minicerebro, identificaron patrones de activación neuronal asociados con condiciones saludables y no saludables. En cerebros reales, las neuronas se comunican entre sí mediante la emisión de pequeños impulsos eléctricos.

Con un diámetro de aproximadamente tres milímetros, los organoides, completamente desarrollados, contienen diversos tipos de células neuronales presentes en la corteza prefrontal del cerebro, conocida por sus funciones cognitivas superiores. También contienen mielina, un material celular que envuelve los nervios como un aislante alrededor de los cables eléctricos para mejorar la interconexión de las señales que el cerebro necesita para comunicarse con el resto del cuerpo.

Las características distintivas de la actividad similar a la cerebral de los organoides sirvieron como biomarcadores de esquizofrenia y trastorno bipolar, lo que ayudó al equipo a identificar qué organoides provenían de pacientes con esas afecciones con una precisión del 83%. Esa cifra mejoró al 92% después de que el tejido similar al cerebro recibiera sutiles descargas eléctricas destinadas a revelar más impulsos neuroeléctricos normalmente necesarios para la actividad cerebral.

Los patrones recién descubiertos implicaban un complejo comportamiento electrofisiológico único en pacientes con esquizofrenia y trastorno bipolar: picos de activación neuronal y alteraciones a diferentes intervalos que ocurrían simultáneamente en distintos parámetros, lo que creaba una firma distintiva para ambos trastornos de salud mental.

"Al menos molecularmente, podemos comprobar qué falla al crear estos cerebros en una placa de cultivo y distinguir entre organoides de una persona sana, un paciente con esquizofrenia o un paciente con trastorno bipolar basándonos en estas firmas electrofisiológicas – añade Kathuria -. Rastreamos las señales eléctricas producidas por las neuronas durante el desarrollo y las comparamos con organoides de pacientes sin estos trastornos de salud mental".

Para estudiar cómo las células de los organoides formaban redes neuronales entre sí, las colocaron en un microchip equipado con conjuntos de múltiples electrodos que se asemejaban a una rejilla eléctrica. El sistema les ayudó a optimizar los datos como si provinieran de un diminuto electroencefalograma (EEG), que los médicos utilizan para medir la actividad cerebral de los pacientes.

La investigación solo incluyó a 12 pacientes, pero es probable que los hallazgos tengan aplicación clínica en el mundo real, ya que podrían ser el inicio de un importante banco de pruebas para terapias farmacológicas psiquiátricas, según el estudio.

Incluso con una muestra pequeña como esta, los autores creen que podrían empezar a sugerir concentraciones de fármacos que podrían funcionar en un paciente si logran normalizar las condiciones del organoides.

"Así es como la mayoría de los médicos administran estos fármacos a sus pacientes, con un método de prueba y error que puede tardar seis o siete meses en encontrar el fármaco adecuado - concluye Kathuria -. La clozapina es el fármaco más comúnmente recetado para la esquizofrenia, pero alrededor del 40% de los pacientes son resistentes a él. Con nuestros organoides, quizá no tengamos que pasar por ese período de prueba y error. Quizás podamos administrarles el fármaco adecuado antes".

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