La complejidad de los fenómenos requiere métodos integrativos | 02 ENE 19
Análisis genómico funcional del cerebro y riesgos neuropsiquiátricos.
Los trastornos neuropsiquiátricos tienen causas muy complejas que involucran a cientos de genes, característica que ha dificultado el desarrollo de tratamientos relacionados
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Autor: Mingfeng Li, Gabriel Santpere, Yuka Imamura Kawasawa, Oleg V. Evgrafov Fuente: Science 14 Dec 2018: Vol. 362, Issue 6420, eaat7615 DOI: 10.1126/science.aat7615  Integrative functional genomic analysis of human brain development and neuropsychiatric risks

Iluminando la arquitectura cerebral del riesgo neuropsiquiátrico: lo último de PsychENCODE: Los trastornos neuropsiquiátricos tienen causas muy complejas que involucran a cientos de genes, característica que ha dificultado el desarrollo de tratamientos relacionados.

Gran parte de la variación genética subyacente a las enfermedades neuropsiquiátricas se encuentra en regiones no codificantes del genoma, lo que dificulta especialmente el establecimiento de vínculos claros entre las variantes genéticas y las consecuencias de la enfermedad.

Ahora, diez nuevos informes del consorcio PsychENCODE, una iniciativa multidisciplinar establecida en 2015 y dedicada a sacar a la luz los mecanismos moleculares que subyacen a la esquizofrenia, el trastorno bipolar y el trastorno del espectro autista, avanzan en el desentrañamiento de la arquitectura cerebral relevante para estas enfermedades. Los estudios se publican en Science (7), Science Translational Medicine (2) y Science Advances (1), y se destacan a continuación.

En un estudio "emblemático" en Science que analiza el desarrollo cerebral a lo largo del tiempo, Mingfeng Li y sus colegas aplican múltiples técnicas genómicas para perfilar la expresión de los genes, las modificaciones epigenéticas y los elementos reguladores en diferentes regiones cerebrales y tipos celulares en el curso del desarrollo cerebral.

Las diferencias de expresión crítica relacionadas con el riesgo neuropsiquiátrico son más pronunciadas durante el desarrollo temprano del cerebro y la adolescencia.

Un segundo hallazgo importante es que los genes de riesgo neuropsiquiátrico convergen en tipos de células y puntos temporales específicos en el desarrollo del cerebro, lo que facilita nuevas perspectivas sobre cuándo y dónde estudiar estos mecanismos de enfermedad y cómo modelarlos.

Dinámicas espaciotemporales del desarrollo del cerebro humano y riesgos neuropsiquiátricos.

Un segundo estudio emblemático, también en Science, integra datos de tejido cerebral y células individuales procedentes de casi 2000 individuos con enfoques de aprendizaje profundo, el enfoque más novedoso utilizado para predecir el riesgo de enfermedad. En este estudio, Daifeng Wang y sus colegas aplicaron la secuenciación unicelular para explicar las variaciones en los tipos de células básicas, como las neuronas excitadoras y las inhibidoras, con relevancia para la enfermedad neuropsiquiátrica.

La gran escala de sus datos les permitió también construir redes moleculares y reguladoras que vinculan variantes no codificantes de ADN con genes específicos; a continuación, pudieron usar estas redes para vincular con genes muchas más variantes conocidas de riesgo psiquiátrico de lo que los científicos habían logrado.

Por último, Wang et al. integraron las redes reguladoras que habían creado en un marco de aprendizaje profundo interpretable, con el fin de predecir el riesgo de enfermedades neuropsiquiátricas. Según afirman, sus predicciones obtuvieron un éxito mucho mayor que las basadas en la genética tradicional.

Dos estudios en Science Translational Medicine identifican distintos patrones de actividad genética en el cerebro, relacionados respectivamente con la esquizofrenia y el trastorno bipolar.

Los hallazgos pueden facilitar futuras iniciativas para el desarrollo de fármacos para la esquizofrenia y el trastorno bipolar, que afectan a decenas de millones de personas en todo el mundo y suponen una enorme carga económica: un análisis estimó que en 2013 la esquizofrenia fue responsable de más de 155 000 millones de dólares en costes totales en EE. UU.

Un último estudio publicado en Science Advances por Suhn Rhie y sus colegas es el primero en crear un mapa epigenómico tridimensional de un subconjunto de células neuronales que sirven como un oportuno modelo para estudios epigenéticos de los componentes del desarrollo neurológico de la esquizofrenia.

La evaluación realizada por el equipo sobre estas células, tomadas de biopsias de individuos vivos con diagnóstico de esquizofrenia, así como de controles sanos, reveló diferencias individuales en las firmas epigenéticas en los elementos reguladores. Los autores afirman que los resultados pueden proporcionar nuevos objetivos para la intervención terapéutica en la esquizofrenia.

Para estas publicaciones, el consorcio desarrolló herramientas analíticas y biológicas que constituirán recursos para la comunidad. Todos los datos y productos de análisis asociados están disponibles en el sitio web del consorcio (psychencode.org). Esta serie de artículos está dedicada a Pamela Sklar, una de las principales arquitectas y responsables del consorcio PsychENCODE.

 

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