En un revelador estudio publicado en la prestigiosa revista científica ‘Nature’, investigadores del Broad Institute del MIT y Harvard, la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital McLean han desentrañado una conexión inesperada entre el envejecimiento y la esquizofrenia. Los hallazgos sugieren que ambas condiciones podrían compartir una base biológica común en los cambios coordinados en la actividad genética de dos tipos de células cerebrales clave: los astrocitos y las neuronas.
El equipo de investigación analizó meticulosamente la expresión genética en más de un millón de células individuales obtenidas de tejido cerebral post mortem de 191 personas. De manera sorprendente, descubrieron que tanto en individuos con esquizofrenia como en adultos mayores sin este trastorno, los astrocitos y las neuronas exhibían una reducción significativa en la expresión de genes responsables del mantenimiento de las sinapsis neuronales, en comparación con personas sanas o más jóvenes.
Además, los científicos observaron cambios estrechamente sincronizados en la expresión genética de ambos tipos de células. Cuando las neuronas disminuían la expresión de ciertos genes relacionados con las sinapsis, los astrocitos ajustaban de manera similar la expresión de un conjunto distinto de genes que también respaldan la función sináptica.
El programa SNAP coordina cambios genéticos en astrocitos y neuronas.
Este conjunto cambios, al que los investigadores han denominado Programa de Astrocitos y Neuronas Sinápticas (SNAP), parece estar presente incluso en personas jóvenes y sanas, donde la expresión de los genes SNAP siempre aumenta o disminuye en sus neuronas y astrocitos.
«El tejido cerebral de muchas personas y los análisis de esos datos mediante aprendizaje automático nos ayudaron a reconocer un sistema más grande», explica Steve McCarroll, coautor principal del estudio y miembro del Instituto Broad. «Estos tipos de células no actúan como entidades independientes, sino que tienen una coordinación muy estrecha».
La esquizofrenia, conocida por causar alucinaciones y delirios, también provoca un deterioro cognitivo debilitante que carece de tratamientos efectivos y es común en el envejecimiento. Los nuevos hallazgos sugieren que los cambios cognitivos en ambas condiciones podrían implicar alteraciones celulares y moleculares similares en el cerebro.
«Para detectar la coordinación entre los astrocitos y las neuronas en la esquizofrenia y el envejecimiento, necesitábamos estudiar muestras de tejido de una gran cantidad de individuos»
Añade Sabina Berretta, coautora principal del estudio, profesora asociada de la Facultad de Medicina de Harvard e investigadora en el campo de los trastornos psiquiátricos.
El programa SNAP coordina cambios genéticos en astrocitos y neuronas.
El cerebro funciona principalmente porque las neuronas se conectan entre sí en las sinapsis, donde se transmiten señales. El cerebro forma constantemente nuevas sinapsis y poda las antiguas, y se cree que las nuevas sinapsis ayudan a mantener la flexibilidad cognitiva. Estudios previos, incluidos esfuerzos anteriores de científicos del laboratorio de McCarroll y consorcios internacionales, han demostrado que muchos factores genéticos relacionados con la esquizofrenia involucran genes que contribuyen a la función sináptica.
En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron la secuenciación de ARN de un solo núcleo, que mide la expresión genética en células individuales, para comprender mejor cómo el cerebro varía naturalmente entre los individuos. Analizaron 1,2 millones de células de 94 personas con esquizofrenia y 97 sin ella.
Descubrieron que cuando las neuronas potenciaban la expresión de genes que codifican partes de las sinapsis, los astrocitos aumentaban la expresión de un conjunto distinto de genes implicados en la función sináptica. Estos genes, que componen el programa SNAP, incluían muchos factores de riesgo de esquizofrenia previamente identificados. Los análisis del equipo indicaron que tanto las neuronas como los astrocitos dan forma a la vulnerabilidad genética a la enfermedad.
Para su sorpresa, los investigadores también encontraron que SNAP variaba mucho incluso entre personas sin esquizofrenia, lo que sugiere que SNAP podría estar involucrado en diferencias cognitivas en humanos sanos. Gran parte de esta variación se explica por la edad; SNAP disminuyó sustancialmente en muchas personas mayores, pero no en todas, incluidas personas con y sin esquizofrenia.
Con una mejor comprensión de SNAP, McCarroll dice que espera que sea posible identificar factores vitales que influyan positivamente en SNAP y desarrollar medicamentos que ayuden a estimular SNAP, como una forma de tratar los deterioros cognitivos de la esquizofrenia o ayudar a las personas a mantener su flexibilidad cognitiva mientras envejecen.
