Una nueva colección de recursos para introducir genes en las células cerebrales podría permitir terapias específicas para muchos trastornos neurológicos.
Equipos de investigación financiados por los Institutos Nacionales de la Salud de EE.UU. han creado un conjunto versátil de sistemas para hacer llegar genes a los distintos tipos de células neuronales del cerebro y de la médula espinal en humanos con una precisión excepcional. Estos sistemas suponen un paso importante hacia la futura terapia génica precisa del cerebro, que podría controlar de forma segura y con gran precisión la actividad cerebral errante. En cambio, las terapias actuales para los trastornos cerebrales sólo tratan los síntomas.
Los nuevos sistemas de administración transportan material genético al cerebro y la médula espinal para ser utilizado en tipos celulares específicos. Esta plataforma puede transformar la forma en que los científicos estudian los circuitos neuronales. Ofrece a los investigadores sistemas de administración de genes para diversas especies utilizadas en investigación, sin necesidad de recurrir a animales modificados genéticamente o transgénicos. Entre los ejemplos se incluyen la iluminación de estructuras finas de células cerebrales con proteínas fluorescentes y la activación o silenciamiento de circuitos que controlan el comportamiento y la cognición.
“Imagínese esta nueva plataforma como un camión de reparto que deposita paquetes genéticos especializados en regiones celulares específicas del cerebro y la médula espinal”, ha señalado John Ngai, Director de la Iniciativa Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies de los NIH (también llamada Iniciativa BRAIN). “Con estos sistemas de administración, ahora podemos acceder a células específicas del cerebro y la médula espinal y manipularlas, un acceso que antes no era posible a esta escala”.
Sistemas para introducir genes en las células y bioinformática para identificar interruptores genéticos
Las nuevas herramientas de administración, que utilizan un pequeño virus adenoasociado (AAV) preparado para administrar ADN a las células diana, pueden aplicarse ampliamente a muchas especies y sistemas experimentales, entre los que se incluyen pequeñas muestras de tejido extraídas durante cirugías cerebrales humanas. Los sistemas para introducir genes en las células se han probado o validado en sistemas vivos intactos, lo que constituye un paso importante para la introducción de nuevas herramientas de uso generalizado.
El conjunto de herramientas recién publicado incluye:
- Docenas de sistemas de liberación de genes dirigidos selectivamente a tipos de células cerebrales clave, como neuronas excitadoras, interneuronas inhibidoras, subtipos estriatales y corticales, células de vasos sanguíneos cerebrales y neuronas de difícil acceso en la médula espinal que controlan el movimiento corporal y están dañadas en varias enfermedades neurológicas, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la atrofia muscular espinal.
- Programas informáticos basados en inteligencia artificial (IA) que pueden identificar «interruptores» genéticos, conocidos como potenciadores, que activan genes en tipos específicos de células cerebrales, utilizando datos de muchas especies diferentes, lo que reduce considerablemente el tiempo y el esfuerzo de los científicos que buscan estos interruptores genéticos.
Un conjunto de herramientas genéticas para la investigación y desarrollo de terapias
En conjunto, esta colección de herramientas de investigación acelerará considerablemente el conocimiento del cerebro humano. Cabe destacar que el conjunto de herramientas permite acceder a tipos específicos de células cerebrales en el córtex prefrontal, una zona fundamental para la toma de decisiones y los rasgos humanos únicos.
Con otras herramientas de la colección, los científicos pueden estudiar mejor células individuales y vías de comunicación que se sabe están afectadas en varias enfermedades neurológicas. Entre ellas se encuentran los trastornos convulsivos, la ELA, la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Huntington, así como diversas afecciones neuropsiquiátricas.
Los tratamientos basados en AAV ya están aprobados para algunas enfermedades, como la atrofia muscular espinal, para la que la aprobación en 2016 de una terapia génica conocida como Zolgensma transformó la vida de bebés y niños pequeños que antes se enfrentaban a una discapacidad grave o una muerte prematura.
La nueva colección de recursos para la administración de genes sienta las bases para tratamientos más precisos dirigidos únicamente a las células afectadas del cerebro, la médula espinal o los vasos sanguíneos cerebrales.
El kit de herramientas está disponible en centros de distribución como Addgene, proveedor mundial de herramientas de investigación genética, y el Atlas de Herramientas Genéticas del Instituto Allen. Esta colección de publicaciones ofrece a los investigadores procedimientos operativos estándar y guías de usuario para estas herramientas. Una colección de artículos publicados en Cell y otras revistas del grupo CellPress describen las diferentes herramientas.
Fuente:
BRAIN Armamentarium Consortium. https://www.cell.com/consortium/brain-armamentarium
