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Nueva plataforma: La experimentación CRISPR revela genes, como LNPK, que impiden el desarrollo de interneuronas cuando faltan en modelos asembloides del cerebro anterior.
POR ISABEL RUEHL
Fuente: Spectrum | 30/11/2022
Fotografía: Spectrum
Aproximadamente el 10% de los genes fuertemente relacionados con el autismo y otros trastornos del neurodesarrollo interfieren en el desarrollo de las interneuronas
Aproximadamente el 10% de los genes fuertemente relacionados con el autismo y otros trastornos del neurodesarrollo interfieren en el desarrollo de las interneuronas, según resultados inéditos publicados en bioRxiv.
El estudio recogió los efectos de los genes utilizando "asembloides" cerebrales, conglomerados de organoides distintos que imitan tejidos cerebrales en desarrollo como la corteza cerebral. Los asembloides permiten a los científicos investigar no sólo la composición neuronal de un tejido, sino también las conexiones y comunicaciones entre distintos tejidos.
Estos conglomerados son cruciales para estudiar el desarrollo de las interneuronas, que se originan durante la gestación en una región del cerebro anterior llamada subpallium (o cerebro anterior ventral) y luego migran hacia el córtex. Estas neuronas amortiguan la actividad eléctrica del cerebro y se han relacionado con el autismo.
El equipo mutó uno a uno los genes de los asembloides utilizando la herramienta de edición genética CRISPR. El proceso de cribado CRISPR reveló qué cambios genéticos dificultan el desarrollo de las interneuronas y su paso de un tejido a otro.
"Tenemos una lista cada vez más larga de genes asociados [al autismo], y necesitamos encontrar una forma de mapearlos o agruparlos para ver qué procesos afectan", afirma el investigador principal Sergiu Pasca, catedrático de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de la Universidad de Stanford.
Los sistemas de cultivo celular sencillos suelen ser aptos para las pruebas CRISPR, pero investigar los cientos de genes relacionados con el autismo en un modelo celular complejo como un asembloide puede resultar "bastante complicado", afirma Pasca.
El equipo de Pasca necesitaba hacer cada una de las mutaciones CRISPR al mismo tiempo para que los resultados fueran comparables. Así que prepararon unos 1.000 asembloides del cerebro anterior fusionando modelos organoides individuales de la corteza y el subpallium, utilizando una técnica de la que fueron pioneros en 2017.
Después de cultivar los asembloides durante unas 10 semanas, utilizaron CRISPR para introducir mutaciones perjudiciales para eliminar 425 genes expresados en el cerebro anterior ventral que están asociados con el autismo y otras afecciones del neurodesarrollo. Las mutaciones en 46 de los genes interferían en la generación de interneuronas corticales o en la migración de esas neuronas a distintas partes del cerebro anterior.
Esta proporción relativamente pequeña sorprendió a Alysson Muotri, profesora de pediatría y medicina celular y molecular de la Universidad de California en San Diego, que no participó en el estudio. "Es posible que haya más genes importantes, pero que no se detecten debido a la naturaleza reduccionista del cribado", afirma.
El equipo pudo observar cómo un gen en particular, LNPK, alteraba cómo actúa el retículo endoplásmico durante la migración de interneuronas corticales. Un informe de 2018 relacionó mutaciones en LNPK, que da forma al retículo endoplásmico, con un nuevo síndrome del neurodesarrollo asociado al autismo. El nuevo estudio ayuda a describir el papel que desempeña el retículo endoplásmico en el desarrollo de las interneuronas.
Migración lenta: En los knockouts de LNPK, la migración de las interneuronas del cerebro anterior al córtex está dañada.
"En última instancia, queremos ver: ¿Cada gen va a causar una forma diferente de enfermedad? ¿O algunos de ellos van a causar formas similares de enfermedad?". afirma Pasca.
El método assembloid-CRISPR es "un diseño muy, muy elegante", afirma Jens Schwamborn, catedrático de biología celular y del desarrollo de la Universidad de Luxemburgo, que no participó en la investigación de Pasca.
El inconveniente, según Schwamborn, es el complicado proceso de cultivo manual de miles de asembloides, que requiere mucho tiempo y es propenso a errores. El laboratorio de Schwamborn crea organoides de mesencéfalo mediante robots, un método de "producción automatizada" que, según predice, será "el camino a seguir" para cultivar asembloides.
La parte de cribado del experimento también presenta limitaciones y es un punto de partida para realizar trabajos más específicos sobre genes, afirma Gaia Novarino, profesora de neurociencia del Instituto de Ciencia y Tecnología de Klosterneuberg (Austria), que no participó en el estudio. "Siempre que se hacen cribas, se conoce menos el tipo de mutaciones que se introducen".
LNPK es sólo el principio: El laboratorio de Pasca ha empezado a explorar cómo afectan las mutaciones a los otros 45 genes que relacionaron con el desarrollo de las interneuronas. Cada gen, dice Pasca, es su propio proyecto.
Cite este artículo: https://doi.org/10.53053/MCFG3141
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