Estudios basados en neuronas individuales realizados por equipos de investigación del Hospital de Niños de Boston y la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard, han documentado cambios genéticos que surgen en las células cerebrales a lo largo de la vida. Los hallazgos presentan un objetivo para el desarrollo de tratamientos orientados a evitar la demencia y otros tipos de deterioro cognitivo neurodegenerativos.
Los científicos han pensado durante mucho tiempo que el envejecimiento y las enfermedades cerebrales degenerativas, están asociadas con cambios genéticos en las células cerebrales, pero hasta ahora, no han tenido la tecnología para probar esta teoría.
En ese sentido, el equipo de científicos desarrolló una forma de secuenciar los genomas de las neuronas individuales, lo que les permitió ver qué cambios son normales y también qué sucede en enfermedades cerebrales específicas.
Los investigadores encontraron una forma de observar todos los genes dentro de una sola neurona y luego analizar las células cerebrales post mortem de 15 individuos neurológicamente normales con un rango de edad de 4 meses a 82 años.
En complemento, se analizaron nueve personas diagnosticadas con el síndrome de Cockayne (CS), así como de Xeroderma pigmentosum (XP), afecciones causadas por defectos en la reparación del daño del ADN, que están asociadas con la degeneración cerebral y el envejecimiento prematuro.
Al igual que las células del resto del cuerpo, los investigadores descubrieron que las mutaciones genéticas incrementaban en número a medida que aumentaba la edad en las neuronas normales. Pero observaron que regiones cerebrales asociadas con enfermedades degenerativas relacionadas con la edad, como la enfermedad de Alzheimer y el deterioro cognitivo relacionado con la edad, se vieron especialmente afectadas.
Las muestras de autopsia de cerebros de pacientes con CS y XP, también mostraron un aumento en el número de mutaciones, que eran más del doble de las observadas en células cerebrales de individuos sin esas enfermedades de la misma edad.
Los investigadores descubrieron que las mutaciones comienzan a ocurrir incluso cuando el cerebro aún se está desarrollando, y estiman que a la edad de 1 año, las células cerebrales normales tienen de 600 a 900 cambios de una sola letra en sus genes. En el momento en que alguien está en sus 80 años, se estima que han ocurrido unas 2.400 mutaciones.
El equipo también identificó tres patrones de mutaciones en las células cerebrales a lo largo de la vida. En uno, que llamaron Firma A, las mutaciones aumentaron con la edad independientemente de la región del cerebro.
En otro, a la que llamaron Firma B, las mutaciones se incrementaron en las regiones cerebrales asociadas con la enfermedad de Alzheimer, pero no en las áreas asociadas con el deterioro cognitivo relacionado con la edad.
El tercer patrón, Firma C, mostró una clase diferente de mutaciones genéticas que son características del daño oxidativo, y fueron más comunes en pacientes con CS y XP, pero también aumentaron con la edad en neuronas de personas sanas.
Los investigadores resumieron esta acumulación de mutaciones genéticas, una forma de senescencia celular, en un solo término: genosenium, es decir, envejecimiento del genoma.
El Dr. Christopher A. Walsh, del Departamento de Neurología de la Escuela de Medicina de Harvard y coautor del estudio, comentó: “Ahora los investigadores están mirando a otros trastornos neurodegenerativos, gracias a que la tecnología que desarrollamos se puede aplicar a cualquier enfermedad degenerativa del cerebro.”