Cientos de científicos han colaborado para crear un atlas del cerebro de primates humanos y no humanos con un nivel de detalle sin precedentes y caracterizando más de tres mil tipos de células cerebrales humanas.
Cuando, en el marco de investigaciones científicas, se intenta crear modelos fidedignos de enfermedades cerebrales humanas utilizando otros organismos, siempre surge la pregunta de si realmente se está haciendo una identificación correcta de las raíces celulares de estas enfermedades humanas. Ahora, en un conjunto de 21 estudios, cientos de científicos han puesto a punto un recurso que puede ser de gran ayuda para las investigaciones sobre enfermedades cerebrales humanas: un atlas del cerebro de primates humanos y no humanos a escala celular, con un nivel de detalle sin precedentes. Gracias a sus esfuerzos colectivos, estos investigadores caracterizaron más de 3.000 tipos de células cerebrales humanas, revelando características que nos distinguen de otros primates.
Conocer el cerebro humano con una resolución tan grande no solo ayudará a determinar los tipos de células que son más afectadas por mutaciones específicas, que conducen a enfermedades neurológicas, sino que también ofrecerá una nueva comprensión de quiénes somos como especie.
Los 21 estudios, publicados en las revistas académicas Science, Science Advances y Science Translational Medicine, forman parte de la Red de Censos Celulares de la Iniciativa BRAIN (BRAIN Initiative Cell Census Network, BICCN) de los Institutos Nacionales de Salud en Estados Unidos, un programa lanzado en 2017. En el marco de esta iniciativa, los autores de esos estudios colaboraron aprovechando las tecnologías más avanzadas en biología molecular.
La labor principal para construir el atlas corresponde a tres de los estudios (Kimberly Siletti et al., Yang Li et al., y Wei Tian et al.). Juntos, los conocimientos de estos grupos crearon el primer borrador del mapa de células cerebrales humanas, incluida la expresión génica subyacente y la arquitectura reguladora de genes.
Un estudio dirigido por Nelson Johansen que incluyó la evaluación de la variación del tipo de células cerebrales en 75 humanos adultos sujetos a epilepsia y cirugías tumorales muestra cómo las células cerebrales varían entre individuos. Esta información proporciona una referencia básica para la tipificación celular en la salud y la enfermedad. «No existe un solo ser humano prototípico», afirman Alyssa Weninger y Paola Arlotta. «Existe un espectro de diferencias en la variación genética y la respuesta ambiental tanto en individuos sanos como en estados de enfermedad». Un estudio dirigido por Nikolas Jorstad explora más a fondo cómo la variación en los tipos de células está influenciada por la región cerebral.
Un objetivo clave del proyecto fue comprender qué características de la organización de las células cerebrales son específicas de los humanos, en comparación con los primates no humanos. Un estudio dirigido por Nikolas Jorstad utilizó la transcriptómica comparativa de un solo núcleo en adultos humanos, chimpancés, gorilas, macacos Rhesus y titíes comunes para explorar esta cuestión. Entre otros hallazgos, el equipo demuestra que las neuronas de los chimpancés se parecen más a las neuronas de los gorilas que a las neuronas humanas, pese a que chimpancés y humanos compartimos un ancestro común más reciente.
Entre los estudios que exploran cómo se establece por primera vez la compleja disposición de las células en los cerebros humanos en nuestros primeros días, se incluye el trabajo de Emelie Braun y sus colegas. Este equipo descubrió estados celulares en cerebros humanos durante el primer trimestre. Nicola Micali y sus colegas realizaron análisis similares en diferentes áreas del cerebro prenatal de macacos.
El resto de los estudios están dirigidos por Brian Lee, Thomas Chartrand, Dmitry Velmeshev y Chang Kim, respectivamente.
Entre los ocho estudios en la revista Science Advances, el trabajo dirigido por René Wilbers explora cómo las interneuronas de descarga rápida en humanos mantienen frecuencias de sincronización rápidas pese a presentar distancias de neurona a neurona más grandes que sus equivalentes de rata. Takaki Komiyama, editor adjunto de Science Advances, destaca la importancia de las técnicas de perfilado unicelular de vanguardia utilizadas en este y otros de los estudios ahora publicados.
Un estudio publicado en Science Translational Medicine y realizado por Seth Ament y sus colegas se centra en la inflamación en las primeras etapas de la vida, que constituye un factor de riesgo clínicamente establecido para varios trastornos neurológicos. El impacto de la inflamación en el desarrollo del cerebro humano es poco conocido. Centrándose en el cerebelo (un área del cerebro particularmente vulnerable a las perturbaciones postnatales), los análisis del equipo revelan que la inflamación está asociada con cambios principalmente en dos subtipos de neuronas inhibidoras: las neuronas de Purkinje y las neuronas de Golgi.
Los datos recopilados por la Red de Censos Celulares de la Iniciativa BRAIN permitirán ahora a los investigadores abordar cuestiones científicas fundamentales sobre el cerebro humano», destaca Mattia Maroso, editor sénior de Science. «¡La era de la investigación celular del cerebro humano está llamando a nuestra puerta!». (Fuente: American Association for the Advancement Of Science)
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