Mapeada una “nueva dimensión” del genoma humano

Investigadores de España y EEUU presentan un mapa de los 'dedos' que apagan y encienden los genes de las neuronas. El plano servirá para estudiar posibles relaciones con trastornos como la depresión y las tendencias suicidas.

El investigador Manel Esteller, con su equipo.

Si usted aprende algo de este texto, será gracias a la corteza frontal de su cerebro. En esa zona, encargada del aprendizaje y situada por encima de sus ojos, hay buena parte de los 100.000 millones de neuronas que tiene su cerebro. Si ponemos la lupa sobre una cualquiera de ellas, veremos en su interior un libro de instrucciones con unos 30.000 genes. Es el mismo manual de instrucciones que hay en una célula de, por ejemplo, sus genitales. Pero, a pesar de ser el mismo libro, las células tienen, evidentemente, funciones muy diferentes.

La explicación de que dos libros de instrucciones idénticos den lugar a funciones diferentes es el llamado epigenoma. Si el genoma, repetido en cada célula del cuerpo, fuera un piano gigantesco, el epigenoma serían las miles de manos que estarían tocando sus teclas. Del epigenoma depende que, a partir de un mismo teclado, suene música barroca o funky jazz. Son dedos que apagan o encienden genes, silenciando o activando sus funciones.

Un equipo internacional de científicos acaba de localizar dónde está cada uno de esos dedos sobre el piano de las neuronas de la corteza frontal del cerebro, analizando su evolución desde el nacimiento hasta la edad adulta. Sus resultados muestran que, mientras el genoma (el piano) permanece relativamente inalterado, el epigenoma (los dedos) se transforma en paralelo al desarrollo de los circuitos cerebrales hasta el final de la adolescencia.

Los mapas, elaborados a partir de una decena de cerebros de personas muertas en España y EEUU, servirán "para entender los mecanismos del aprendizaje, las enfermedades psiquiátricas y el caos emocional del cerebro adolescente", según uno de los autores, el español Manel Esteller, investigador del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Bellvitge.

Mochilas químicas:

Los dedos sobre el piano son en realidad mochilas químicas, conocidas como grupos metilo, que se adhieren a la citosina, una de las cuatro letras (A, C, G y T) con las que está escrito el libro de instrucciones del ser humano, el ADN. Los investigadores han observado que el ADN de las neuronas se va llenando de un tipo especial de estas mochilas químicas desde el nacimiento de un bebé hasta el final de su adolescencia, justo en la etapa con mayor capacidad de aprendizaje. Para Esteller, es un cambio tan importante "como poner un acento abierto o cerrado a una palabra: cambia su significado".

Aumento de la metilación del ADN hasta el final de la adolescencia / Eran Mukamel.

Las mochilas en el ADN llegan a su pico alrededor de los 16 años. A partir de los 50 años, comienzan a descender. Las enfermedades llegarían cuando se interrumpe este proceso normal de metilación del ADN, ya sea por factores genéticos o ambientales, como el estrés y el consumo de drogas en edades tempranas.

Para los autores del estudio, que se publica en la revista Science, la multiplicación de estas mochilas químicas en el ADN de las neuronas justo cuando el cerebro se desarrolla a toda velocidad sugiere que desempeñan un papel importante en la transformación que vive el cerebro ante el aprendizaje y las experiencias vividas en la niñez y la adolescencia.

"Este estudio abre muchas puertas nuevas. Es como mirar por primera vez a algo con unas gafas infrarrojas. Ves cosas que estaban allí pero antes no veías. Es una nueva dimensión", opina Ángel Barco, un neurocientífico del CSIC que no ha participado en este trabajo. A su juicio, como especulan los autores, "no sería en absoluto sorprendente que cambios epigenéticos estuvieran detrás de enfermedades del sistema nervioso cuyo origen se desconoce".

"Especulaciones":

Una de las principales autoras del estudio es Margarita Behrens, una neurocientífica española que lleva desde 1994 trabajando en EEUU. Su equipo cree que patologías como la depresión, la esquizofrenia, el trastorno bipolar e incluso las tendencias suicidas podrían estar relacionados con estos cambios en las mochilas químicas del ADN que ocurren hasta el final de la adolescencia. A su vez, la metilación del ADN se estabiliza a partir de los 25 años y disminuye a partir de los 50. Los investigadores creen que esta reducción podría estar relacionada con enfermedades neurodegenerativas, como el alzhéimer y el párkinson.

Sin embargo, Behrens admite que todavía son "especulaciones", que de hecho no aparecen en su estudio publicado en Science. Por el momento, lo que han hallado es una correlación entre los cambios epigenómicos y el desarrollo cerebral, pero no han demostrado una relación causal con las enfermedades ni mucho menos con el caos emocional de los adolescentes, como subraya la neurocientífica. Además, matiza, hay otras capas de cambios epigenómicos que hay que tener en cuenta, más allá de la metilación del ADN.

"El periodo en el que vemos la mayor parte de los cambios es entre el nacimiento y la adolescencia, que es cuando se manifiestan las enfermedades mentales. Y sabemos que si cambia el patrón de metilación, cambia la función de la neurona", recalca no obstante Behrens, del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en La Jolla (California, EEUU). Los autores ya saben cómo es el piano y dónde están los dedos, pero ahora tienen que investigar cómo suena la música.

Fuente: Es Materia.

C. Marco