Alrededor del momento del nacimiento, el cerebro humano en desarrollo se organiza misteriosamente purgándose de un gran número de neuronas plagadas de mutaciones, según un análisis minucioso de más de 2.300 células nerviosas.
El análisis, publicado en Nature el 28 de octubre, encontró que más de una cuarta parte de las neuronas muestreadas de los cerebros de los fetos humanos habían ganado o perdido varios segmentos de sus cromosomas. En cambio, solo alrededor del 6% de las neuronas del cerebro de los bebés después del nacimiento tenían tales anomalías. «Esto sugiere que las neuronas que sobreviven pueden ser las que han mantenido los genomas más intactos durante el desarrollo,» dice Christos Proukakis, un neurólogo del University College London, que no estuvo involucrado en el estudio.
Los hallazgos revelan un nuevo mecanismo para regular cuántas neuronas tiene una persona y para decidir qué neuronas fetales pueden persistir en el cerebro, dice Diane Shao, una neurogenetista pediátrica en el Boston Children’s Hospital en Massachusetts y primera autora del artículo.
Aprender más sobre este proceso podría ser clave para entender las condiciones neurológicas que a menudo aparecen en la infancia, como el trastorno del espectro autista (TEA) y la epilepsia.
Control de calidad
Los estudios en ratones han sugerido que, durante el desarrollo temprano, los mamíferos eliminan muchas células cerebrales activando un programa molecular que conduce a la muerte de las células. Shao y sus colegas analizaron el desarrollo del cerebro humano estudiando los cerebros de individuos fallecidos que iban desde fetos de 14 semanas de gestación hasta nonagenarios. El equipo se centró en las neuronas de la corteza cerebral, una región del cerebro responsable de la memoria, el aprendizaje y la conciencia, entre otras funciones.
El equipo analizó los genomas de neuronas individuales para buscar aquellas que habían perdido o ganado algunos segmentos cromosómicos, un fenómeno llamado variación en el número de copias. El análisis reveló que un número sorprendente de células con variación en el número de copias estaban presentes durante el desarrollo fetal. Había tantos que Shao y sus colegas pasaron años tratando de determinar si los resultados eran reales. Pero incluso después de repetir el experimento utilizando un método diferente de secuenciación de células individuales, los resultados fueron similares.
Sin embargo, después del nacimiento, la proporción de estas neuronas anormales disminuyó más de cuatro veces, lo que sugiere que habían sido eliminadas durante el desarrollo.
¿Cómo sabe el cerebro qué neuronas son normales y cuáles no? Una posible pista, dice Shao, es que aquellas células cerebrales con altos niveles de variación en el número de copias también tendían a mostrar una actividad anormal de los genes involucrados en la formación de conexiones, o sinapsis, con otras neuronas.
«Es posible que el cerebro esté tratando de deshacerse de las neuronas que no están correctamente conectadas,» incluso si esas neuronas son genéticamente normales, dice Oscar Marín, un neurocientífico del King’s College de Londres.
Cableado defectuoso
Dicho sistema podría ser importante para regular el número y la calidad de las neuronas en el cerebro, dice Natalia De Marco Garcia, una neurocientífica del Weill Cornell Medical College en la ciudad de Nueva York. Y un error en este mecanismo de control de calidad podría contribuir a la enfermedad, dice ella.
«Podrías terminar teniendo menos células de las que necesitas para que el cerebro funcione correctamente o tal vez tengas demasiadas células que no se eliminan y no funcionan,» dice ella. «Cómo se conectará el cerebro podría verse afectado.»
Shao espera seguir buscando posibles conexiones entre este sistema y las diferencias en el neurodesarrollo, particularmente el TEA. Los estudios genéticos de la condición han sugerido que las variantes en el número de copias podrían tener un papel en algunos casos.
Mientras tanto, Proukakis dice que le gustaría ver el estudio extendido a otros tipos de neuronas, como las células productoras de dopamina que son importantes en el desarrollo de la enfermedad de Parkinson. «Es revolucionario,» dice sobre el estudio de Nature. «Pero todavía estamos apenas rascando la superficie.»
Heidi Ledford
