Diversidad genética en el cerebro
WIKIMEDIA, GARPENHOLMAnálisis genómicos de neuronas humanas individuales, ya sea de cerebros post mortem o derivados en cultivo, revelan un grado considerable de variación en el número de copias de ADN, según un artículo publicado hoy (31 de octubre) en Ciencia. Es probable que estas diferencias genéticas afecten la función de las células cerebrales e incluso puedan dar forma a nuestras personalidades, habilidades académicas y susceptibilidades a las enfermedades neurológicas.
“Es un artículo emocionante. Es una mirada más cercana a los genomas de células individuales de las neuronas. . . e identifica otra capa de cambios en el mosaico genómico que se están produciendo entre las neuronas” dijo Jerold Chun, profesor de neurociencia molecular y celular en el Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California, quien no participó en el trabajo.
Los otros cambios genéticos en las neuronas, a los que se refirió Chun, son aneuploidía, cambios en el número de cromosomas, eventos de retrotransposición, replicaciones de elementos cortos de ADN que se insertan en el genoma, y la expresión de enzimas que alteran el ADN,…
Ira Hall, profesor de bioquímica y molecular genética de la Universidad de Virginia, que fue uno de los autores principales del nuevo estudio, estaba interesado en saber si las variaciones en el número de copias del ADN también prevalecían en las células cerebrales. Hubo una hipótesis muy antigua de que dada la gran diversidad de tipos de células en el cerebro, podría haber mecanismos [genéticos]. . . para generar [la] diversidad, explicó Hall.
Pero, durante aproximadamente una década, la pregunta de Hall había quedado sin respuesta. En los primeros días, la tecnología no estaba realmente allí, dijo. El problema era que si uno secuenciaba el ADN de un tejido dado, la lectura era un promedio de todos los genomas de una enorme población de células. Entonces, incluso si hay mucha variación entre esas células, no lo ves, dijo Hall. Quedó claro que teníamos que encontrar una manera de observar las células individuales.
Hall cumplió su deseo. Gracias a una técnica de secuenciación de una sola célula ideada recientemente por científicos del Laboratorio Cold Spring Harbor en Nueva York y sus colegas, Hall ha podido secuenciar los genomas de 110 neuronas individuales de los cerebros post mortem de tres personas. Encontró que un sorprendente 41 por ciento de las celdas contenían una o más variaciones en el número de copias. La mayoría de estos eran alteraciones subcromosómicas, ya fueran deleciones o duplicaciones.
Él y sus colegas también encontraron variaciones similares en el número de copias en neuronas derivadas en cultivo de células madre pluripotentes inducidas por humanos (iPSC). Fred Gage y sus colegas del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, quienes colaboraron en el artículo, estudiaron 40 neuronas individuales derivadas de iPSC utilizando una estrategia basada en microarrays de una sola célula desarrollada recientemente, y encontraron que 13 de las células tenían cambios únicos. a sus genomas.
Curiosamente, las células progenitoras neuronales derivadas de las mismas líneas iPSC no exhibieron una diversidad tan abundante. Esto sugirió que la variación genética en las neuronas ocurrió solo en etapas posteriores de diferenciación. Y que la variación se desarrolló en un corto espacio de tiempo, las siete semanas que tomó diferenciar las neuronas de los progenitores neuronales. Además, los resultados implicaron que era poco probable que las variaciones genéticas observadas en los cerebros adultos post mórtem fueran un mero efecto secundario del envejecimiento.
Ciertamente sugeriría que algunos de los cambios están ocurriendo bastante temprano, dijo Chun. Sin embargo, estos cambios se mantendrán durante toda su vida y, por lo tanto, su potencial para dar forma a la función cerebral se vuelve más pertinente. Aunque es posible que tal diversidad genética pueda ocurrir en algunos otros tejidos, agregó, podría no tener efectos tan duraderos.
De hecho, Chun dijo que es posible que la diversidad genética observada en el cerebro puede influir en el comportamiento, la inteligencia y la susceptibilidad a enfermedades neurológicas y neuropsiquiátricas. Diría que es seguro que habrá consecuencias funcionales para al menos algunos de estos cambios, explicó.
La clave para responder tales preguntas será investigar si las variaciones en el número de copias se traducen en cambios en la expresión génica. dijo Nicholas Navin, profesor de genética en el MD Anderson Cancer Center en Houston, Texas, quien formó parte del grupo que desarrolló la técnica de secuenciación de una sola célula, pero no participó en el estudio. Creo que en el trabajo futuro sería bueno tener perfiles de número de copia del transcriptoma y del genoma para ver cómo esa diversidad está afectando los niveles de expresión, dijo, y señaló que la tecnología aún no ha permitido tales análisis duales en una sola célula.
MJ McConnell et al., Variación del número de copias de mosaico en neuronas humanas, Science, 342: 632-637, 2013.
¿Le interesa leer más?
The Scientist ARCHIVES
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, reportaje stories, ¡y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí