Cómo un gen hallado en un gusano podría aportar pistas para entender el Parkinson

Un equipo de la Universidad de Georgia identificó, en pruebas de laboratorio con gusanos planos, genes que permiten a sus células madre reconstruir neuronas productoras de dopamina y ubicarlas en zonas precisas del sistema nervioso tras perder la cabeza, según un estudio publicado en Nature Communications.

La investigación se centró en la capacidad de estos pequeños invertebrados de agua dulce, de entre 3 y 5 milímetros, para recuperar un cerebro completo después de una lesión.

De acuerdo con el artículo divulgado por Earth.com, el proceso ocurre porque poseen células madre distribuidas por todo el cuerpo, que se dividen para reemplazar las partes perdidas.

La pérdida de este tipo de células es un factor central en la enfermedad de Parkinson, por lo que el estudio examinó mecanismos que podrían aportar datos para futuras investigaciones sobre el cerebro humano.

Las células reciben a la vez una función y una ubicación

El sistema nervioso de las planarias incluye un cerebro conectado a cordones nerviosos que recorren la parte inferior de su cuerpo. También poseen una red de nervios extendida por el organismo y otro conjunto asociado a la faringe.

En esas estructuras hay al menos 70 tipos de neuronas. Tras una lesión, el animal puede reponer cada clase celular en la cantidad y el lugar que requiere.

El grupo científico buscó comprender esta capacidad al estudiar las células dopaminérgicas: son neuronas que producen y liberan dopamina, una sustancia química que ayuda a controlar el movimiento.

Los autores partieron de un catálogo existente de células individuales del gusano y seleccionaron 74 genes especialmente activos en las unidades del sistema nervioso que producen dopamina.

Después redujeron la actividad de cada gen mediante una pasta de hígado de res mezclada con ARN, una molécula diseñada para actuar sobre el gen elegido.

Luego, los investigadores decapitaron a los animales y contaron las neuronas dopaminérgicas en los cerebros regenerados. El procedimiento permitió establecer que 10 genes eran necesarios para formar o conservar estas células en al menos una región del sistema nervioso.

Tres genes actúan durante la formación neuronal

Dos de los genes, denominados fli1-2 e irx-4/6, ayudaron a que se formaran nuevas neuronas dopaminérgicas y a mantener vivas las ya existentes en todo el organismo. En cambio, lmo1/3-1 resultó relevante para reconstruirlas dentro del cerebro.

Otros se vincularon con la localización de esas células. soxB1-2 fue necesario para las neuronas de la red nerviosa corporal, mientras que foxA se asoció con las que se encuentran en la faringe.

El equipo también quiso determinar si una célula decide primero qué tipo de neurona será y después dónde se instalará. Para ello, marcó células madre cuando copiaban su ADN tras una lesión y las examinó durante las 36 horas siguientes.

De inmediato, cerca del 4% de las células marcadas activó fli1-2 y alrededor del 1% encendió irx-4/6. Casi ninguna expresaba soxB1-2, vinculado a la ubicación dentro de la red nerviosa. Con el paso de las horas, los 3 genes aparecieron en más células recién formadas.

Los resultados indicaron que la identidad y la ubicación de una neurona se establecen casi al mismo tiempo, aunque los factores genéticos que definen su tipo parecen activarse antes.

Midieron el efecto de los genes sobre el movimiento

Las planarias dependen de sus neuronas dopaminérgicas para coordinar los músculos. Por eso, el equipo colocó los animales boca arriba y midió cuánto tardaban en recuperar su posición normal.

Los gusanos con menor actividad del gen de una enzima que produce dopamina tardaron más en darse vuelta. La misma dificultad se observó cuando se redujo la actividad de lmo1/3-1, irx-4/6, fli1-2 o app-L1.

En el caso de fli1-2, una cuarta parte de los animales necesitó más de 1 minuto para recuperar la posición, y algunos no lo lograron. Por lo que esa prueba relacionó los cambios celulares con una consecuencia observable en el comportamiento del organismo.

El gen app-L1 posee un equivalente en humanos que produce una proteína asociada con enfermedades en las que mueren células cerebrales. Rachel Roberts-Galbraith, profesora asociada de la Facultad Franklin de Artes y Ciencias de la Universidad de Georgia, señaló que fue una gran sorpresa hallar su papel en las planarias.

“Hemos descubierto que es muy importante para la supervivencia neuronal y el nacimiento en las planarias, lo que nos hace preguntarnos más sobre las funciones ‘saludables’ de este gen en los humanos”, afirmó la investigadora.

El estudio mantiene abiertas las pruebas en células humanas

Roberts-Galbraith explicó que algunos de los segmentos de ADN compartidos se utilizan para crear neuronas en las personas durante la etapa embrionaria. Sin embargo, añadió: “Los humanos no parecen ser capaces de reactivar estos genes para crear nuevas neuronas en la edad adulta”.

El trabajo se hizo solo en gusanos y disminuyó la actividad de ciertos genes, sin eliminarlos del ADN. Además, aún no se sabe si existen mecanismos moleculares que guíen las nuevas fibras nerviosas hacia puntos específicos dentro del cerebro, como ocurre con ciertas células en otras partes del cuerpo de este animal.

Actualmente, existen ensayos clínicos que colocan neuronas dopaminérgicas cultivadas en laboratorio dentro de cerebros humanos.

Entre 6 y 12 semanas después, menos del 30% de las células trasplantadas mostraba señales de madurez, y algunas se desplazaban del lugar donde habían sido implantadas.

“Esperamos que este trabajo ayude a otros a descubrir cómo crear neuronas productoras de dopamina a partir de células madre que puedan trasplantarse de forma más eficaz a los pacientes”, sostuvo la profesora. Los próximos análisis deberán probar si estos mecanismos también se conservan en el tejido nervioso humano.