Estudio descubre que neuronas derivadas de células madre predicen psicosis y déficits cognitivos en personas con esquizofrenia
Crédito: Dominio público
En un avance que es muy prometedor para el diagnóstico temprano y un mejor tratamiento de enfermedades psiquiátricas, los investigadores han utilizado por primera vez neuronas derivadas de células madre humanas para predecir las características cardinales de una enfermedad psiquiátrica, como la psicosis y los déficits cognitivos en pacientes con esquizofrenia.
Un estudio publicado hoy en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) por científicos del Lieber Institute for Brain Development/Maltz Research Laboratories (LIBD) muestra que los síntomas clínicos de las personas con esquizofrenia se pueden predecir por la actividad de neuronas derivadas de las propias células madre de los pacientes.
Esta conexión entre la fisiología de las células y síntomas como delirios, alucinaciones y cognición alterada nunca se había hecho antes. Es decir, ningún otro estudio ha demostrado una asociación sólida entre los modelos neuronales derivados de las células madre de un paciente y las características clínicamente relevantes del trastorno psiquiátrico en la misma persona.
«Estos emocionantes resultados refuerzan nuestra confianza en la utilidad de modelar la esquizofrenia con células madre derivadas de pacientes», dijo Brady J. Maher, Ph.D., el investigador del Instituto Lieber que dirigió el estudio. «Abren la puerta a la medicina personalizada, a la posibilidad de predecir antes de que alguien desarrolle esquizofrenia qué tan severos serán los síntomas antes del primer episodio psicótico de un paciente».
Solo en los Estados Unidos, aproximadamente 3,5 millones de personas son vivir con esquizofrenia, un trastorno cerebral debilitante. Las personas con esquizofrenia experimentan pensamientos delirantes y alucinaciones. La disfunción cognitiva, incluida la mala memoria y el funcionamiento ejecutivo reducido, también son características centrales de la enfermedad. La esquizofrenia, la más costosa de todas las enfermedades mentales, costó 281 600 millones de dólares estadounidenses en 2020, según un informe reciente de Schizophrenia & Psychosis Action Alliance.
Maher y su equipo superaron un desafío fundamental al que se enfrentan los investigadores que utilizan células madre para estudiar trastornos cerebrales.
Los científicos han podido utilizar modelos de células madre para imitar la actividad y las características moleculares de muchos órganos del cuerpo. Estos modelos pueden recapitular en una placa de cultivo cómo se enferman estos órganos. Con la enfermedad de Alzheimer, por ejemplo, las células pueden desarrollar la patología característica de los ovillos neurofibrilares. También se puede hacer que las células asuman los depósitos anormales de proteínas, llamados cuerpos de Lewy, relacionados con la demencia y la enfermedad de Parkinson.
Pero con enfermedades psiquiátricas como la esquizofrenia o la depresión, no hay características biológicas específicas que distingan a un cerebro sano. células de los enfermos. «Al carecer de una anomalía obvia que identifique una célula como procedente de un paciente con esquizofrenia, no existe una vía obvia para confirmar que cualquier anomalía sea la culpable», dijo Daniel R. Weinberger, MD, director ejecutivo y director del Lieber Institute y un coautor del estudio. «Ha habido varios informes de neuronas anormales derivadas de células madre de donantes con esquizofrenia, pero ha sido imposible saber si esas anomalías explican algún aspecto de la enfermedad o si son coincidentes o no están relacionadas».
Entonces, el equipo LIBD hizo algo único, dijo Weinberger. Identificaron diferencias en la función de las proteínas de los canales iónicos que regulan la actividad eléctrica en las neuronas cerebrales derivadas de pacientes con esquizofrenia en comparación con las de los individuos neurotípicos. Observaron que estos canales se abrían y cerraban de manera anormal, lo que alteraba el momento de la actividad eléctrica, evidencia que predecía los síntomas fundamentales de la esquizofrenia.
La autora principal del estudio, Stephanie Page, explicó: «Estudiamos las características fisiológicas de las células madre derivadas de neuronas y determinamos qué neuronas predijeron características clínicas significativas del trastorno en pacientes reales, los donantes vivos de las células. Encontramos un patrón de actividad celular que se correlacionaba con el grado de psicosis en los donantes. Encontramos otro patrón de actividad que predecía con precisión casi absoluta el nivel de deterioro cognitivo de los donantes. Estas características clínicas, síntomas psicóticos y déficits cognitivos, son las manifestaciones cardinales de la esquizofrenia».
«Cuando analizamos los datos, nos sorprendió mucho ver la fuerza de las correlaciones entre la fisiología celular y los síntomas de la esquizofrenia», aseguró Maher. «Por mucho que creyéramos en el potencial de traducción de los modelos derivados de células madre, no podíamos imaginar que la actividad de estas células en una placa pudiera predecir tan fielmente el complejo comportamiento de las personas que las donaron».
Los participantes del estudio fueron principalmente adultos jóvenes voluntarios13 individuos que tenían un alto riesgo genómico de esquizofrenia y un diagnóstico clínico de la enfermedad, junto con 15 individuos neurotípicos con bajo riesgo. Los sujetos fueron examinados exhaustivamente mediante la obtención de historias médicas, psiquiátricas y neurológicas, exámenes físicos, historias de desarrollo, resonancias magnéticas y genotipado de todo el genoma.
Richard Straub, Ph.D., científico investigador sénior de LIBD, que manejó los datos clínicos y de función cognitiva, dijo que dos cosas hicieron que este estudio fuera único. La primera es que las células se seleccionaron en función de las diferencias en el riesgo genómico general de esquizofrenia.
La segunda característica única del estudio es que los detalles clínicos disponibles para los investigadores no tenían precedentes, no solo la información de diagnóstico y qué tan bien los participantes realizaron pruebas cognitivas pero otros los llamados «fenotipos profundos», detalles como cuánto fumaban (fumar es muy común entre las personas con esquizofrenia), qué drogas tomaban y sus patrones de síntomas. Otros estudios de esquizofrenia que examinan las células madre han tenido solo los datos clínicos más básicos sobre sus muestras, ya sea que una persona tenga esquizofrenia o no. Pero la rica abundancia de datos les dio a los investigadores de LIBD la capacidad única de discernir claramente, después de realizar una caracterización clínica extensa y rigurosa y pruebas de rendimiento cognitivo, cómo las líneas celulares de los pacientes coincidían con sus síntomas.
Weinberger y sus colegas dijeron que se mostraron optimistas de que sus resultados únicos podrían abrir nuevas vías para enfrentar el trastorno cerebral, uno para el cual los avances en el tratamiento se han estancado durante muchos años. Si bien los medicamentos disponibles que se usan para tratar la esquizofrenia pueden suprimir los delirios y las alucinaciones, no abordan los problemas cognitivos ni tocan la causa subyacente. «Tener un modelo celular de laboratorio básico de sujetos vivos que predice la gravedad individual de la enfermedad manifiesta es un cambio radical potencial en las oportunidades para encontrar nuevos tratamientos», dijo Weinberger.
«Los tratamientos actuales para la esquizofrenia abordan solo los síntomas de psicosis, como alucinaciones y delirios», dijo Brady. «Falta por completo tratamientos dirigidos a los déficits cognitivos. Nuestro estudio es un primer paso para desarrollar terapias cognitivas en la esquizofrenia que puedan tratar estos síntomas negativos. Eso aliviaría mucho el sufrimiento de estos pacientes y sus familias. También podría ayudar a las personas con esquizofrenia a liderar vidas más productivas».
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Disfunción sináptica en la esquizofrenia Más información: Las medidas electrofisiológicas de neuronas derivadas de iPSC humanas están asociadas con el estado clínico de la esquizofrenia y predicen el rendimiento cognitivo individual, Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2022). Sobre BioRxiv: www.biorxiv.org/content/10.110 … /2021.04.08.437289v1 Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por el Instituto Lieber para el Desarrollo del Cerebro Cita: Un estudio encuentra que las neuronas derivadas de las células madre predicen psicosis, déficits cognitivos en individuos con esquizofrenia (2022, 10 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-neurons-derived-stem-cells-psychosis.html Este documento está sujeto a derechos de autor . Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.