Los científicos vinculan el rápido crecimiento del cerebro en el autismo con el daño del ADN

Las células que eventualmente se convertirán en neuronas (células progenitoras neurales) derivadas de individuos con trastorno del espectro autista, que se muestran en el panel derecho, muestran un mayor daño al ADN detectado por H2AX, que se muestra en la mancha roja, en comparación con las derivadas de individuos sanos (panel izquierdo) . Crédito: Instituto Salk

Los científicos vinculan el rápido crecimiento del cerebro en el autismo con el daño del ADN

Investigadores del Instituto Salk han descubierto un patrón único de daño en el ADN que surge en las células cerebrales derivadas de individuos con una forma macrocefálica de trastorno del espectro autista (TEA). La observación, publicada en la revista Cell Stem Cell , ayuda a explicar qué podría salir mal en el cerebro durante la división celular y el desarrollo para causar el trastorno.

ASD, un trastorno del desarrollo de la comunicación y el comportamiento, afecta a aproximadamente 1 de cada 59 niños en los EE. UU., Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades. La investigación sobre las causas subyacentes del trastorno, así como los posibles tratamientos, ha sido lenta.

En 2016, Gage y sus colegas descubrieron que las células madre del cerebro de personas con la forma macrocefálica de autismo crecieron más rápidamente que las células de individuos no afectados. (Las células madre cerebrales son precursoras de tipos de células más especializadas, como las neuronas). El hallazgo explica, en parte, por qué muchas personas con TEA también tienen macrocefalia o cabezas inusualmente grandes: una mayor proliferación de células madre cerebrales durante el desarrollo puede conducir a a cerebros más grandes.

En la nueva investigación, Gage y sus colegas analizaron nuevamente estas células precursoras neurales (NPC). Como todos los tipos de células proliferan y maduran durante el desarrollo embrionario, es normal que sus cadenas de ADN que se replican rápidamente acumulen pequeños errores, la mayoría de los cuales se corrigen y nunca hacen daño. Los investigadores se preguntaron si este daño en el ADN que se produjo durante el estrés de la replicación era más común en los precursores neuronales de rápida división de las personas con autismo.

Los investigadores recolectaron células de la piel de individuos con ASD y macrocefalia, así como de individuos neurotípicos (sin ASD), y utilizaron la tecnología de reprogramación de células madre para convencer a las células de cada persona en los NPC.

El equipo de Gage utilizó un compuesto químico para inducir el estrés de replicación en los NPC derivados de personas sin autismo y estudió dónde era más probable que se acumulara el daño del ADN. Compararon este daño inducido en las células de personas sin autismo con el daño natural del ADN acumulado en las células de las personas con autismo. Los NPC de individuos autistas tenían niveles elevados de daño en el ADN, agrupados en 36 de los mismos genes que también habían sido dañados en células sanas expuestas al estrés de replicación. Y 20 de los genes se habían relacionado previamente con el autismo en estudios genéticos separados.

“Lo que nos dicen los nuevos resultados es que las células de personas con autismo macrocefálico no solo proliferan más sino que, naturalmente, experimentan más estrés de replicación”, dice Meiyan Wang, un estudiante graduado en el laboratorio Gage y primer autor del nuevo artículo.

La rápida proliferación de los NPC puede conducir tanto a la macrocefalia como al estrés celular que estimula el daño al ADN, dice ella. Ese daño podría ser una fuente de mutaciones asociadas con ASD. Si bien la tecnología utilizada en el estudio les dijo a los investigadores dónde se produjo el daño en el ADN, no saben cuánto de ese daño fue reparado antes de que las células maduraran en neuronas adultas y cuánto conduce a mutaciones duraderas.

“Nos gustaría profundizar en cómo el estrés de replicación y el daño del ADN afectan la función neuronal a largo plazo y si las neuronas adultas que surgen de estas células madre tienen más mutaciones de lo normal”, dice Wang.

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