Científicos de la Facultad de Medicina de Harvard, el Hospital Infantil de Boston y sus colaboradores han descubierto un mecanismo vital de control de calidad que opera dentro del cerebro fetal en desarrollo. Publicado esta semana en Nature, el estudio revela que, si bien el cerebro humano genera un exceso de neuronas durante el desarrollo, aquellas que portan múltiples variantes del número de copias, como duplicaciones o deleciones de ADN, son eliminadas sistemáticamente alrededor del momento del nacimiento.
El equipo de investigación utilizó secuenciación genómica completa a nivel de célula única para analizar más de 1.500 neuronas de 16 individuos, validando los hallazgos con una secuenciación más profunda de más de 800 neuronas de otros 12 sujetos. Sus datos indicaron que casi el 26 por ciento de las neuronas en la corteza prenatal poseían variantes del número de copias generalizadas. Sin embargo, esta cifra disminuyó rápidamente a un promedio del 6,2 por ciento después del nacimiento. Los científicos observaron que las neuronas con estas extensas alteraciones genéticas fueron eliminadas principalmente en el periodo perinatal, una línea temporal que coincide con los periodos de muerte celular programada.
Según el estudio, titulado "Eliminación perinatal de neuronas corticales humanas genéticamente aberrantes", estas disrupciones genómicas probablemente perjudican la capacidad de las neuronas para formar sinapsis. Al secuenciar ADN y ARN de más de 44.000 células individuales, el equipo encontró que las neuronas anormales exhibían una expresión irregular de genes esenciales para crear y mantener conexiones neurales. Este fracaso para establecer enlaces críticos durante el desarrollo fetal desencadena su eliminación en lo que los investigadores describen como una competencia darwiniana por la supervivencia.
Christopher Walsh, MD, PhD, coautor principal y profesor del Hospital Infantil de Boston, señaló la prevalencia inesperada de estas variantes en el desarrollo temprano, pero explicó que esto se alinea con los procesos conocidos de formación excesiva de neuronas. Enfatizó que esta lucha por las conexiones sinápticas sirve como el mecanismo de control de calidad de la naturaleza. Diane Shao, MD, PhD, coautora principal, agregó que las disrupciones en este sistema podrían contribuir a trastornos del neurodesarrollo como el autismo, la esquizofrenia, la epilepsia y la discapacidad intelectual.
Si bien el estudio confirma que las neuronas defectuosas continúan siendo eliminadas durante toda la adultez a un ritmo más lento, el evento principal de poda ocurre en el periodo perinatal. Los investigadores están investigando ahora si este proceso de eliminación difiere en individuos con autismo y otras condiciones del neurodesarrollo. También están explorando el papel potencial de este mecanismo en trastornos neurodegenerativos de inicio en la edad adulta como la enfermedad de Alzheimer, con el objetivo de mejorar los tratamientos futuros para afecciones donde el desarrollo neural se desvía.