Una investigación financiada por los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU. elabora un mapa de los elementos reguladores celulares y moleculares del cerebro y su impacto en la función cerebral.
Un consorcio de investigadores ha elaborado los mayores y más avanzados mapas multidimensionales de redes de regulación génica en cerebros de personas con y sin trastornos mentales. Estos mapas detallan los numerosos elementos reguladores que coordinan las vías biológicas y las funciones celulares del cerebro. La investigación, financiada por los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), utilizó tejido cerebral post mortem de más de 2.500 donantes para cartografiar las redes de regulación génica en diferentes etapas del desarrollo cerebral y en múltiples trastornos relacionados con el cerebro.
«Estos hallazgos revolucionarios nos ayudan a comprender mejor dónde, cómo y cuándo contribuye el riesgo genético a trastornos mentales como la esquizofrenia, el trastorno por estrés postraumático y la depresión», ha señalado el Dr. Joshua A. Gordon, director del Instituto Nacional de Salud Mental (NIMH) de los NIH. «Además, los esenciales recursos, compartidos libremente, ayudarán a los investigadores a señalar las variantes genéticas que probablemente desempeñan un papel causal en las enfermedades mentales y a identificar posibles dianas moleculares para nuevas terapias.»
La investigación se ha publicado en 15 artículos de Science, Science Advances y Scientific Reports. Los artículos recogen hallazgos sobre varios temas clave:
- Análisis poblacionales que relacionan variantes genéticas, elementos reguladores y diferentes formas moleculares de genes expresados en redes reguladoras a nivel celular, tanto en el cerebro en desarrollo como en el adulto.
- Mapas unicelulares del córtex prefrontal de personas diagnosticadas de trastornos mentales y del neurodesarrollo.
- Análisis experimentales que validan la función de los elementos reguladores y las variantes genéticas asociadas a loci de rasgos cuantitativos (segmentos de ADN vinculados a rasgos observables).
Los análisis amplían resultados anteriores, explorando múltiples regiones corticales y subcorticales del cerebro humano. Estas áreas cerebrales desempeñan papeles clave en una serie de procesos esenciales, como la toma de decisiones, la memoria, el aprendizaje, la emoción, el procesamiento de recompensas y el control motor.
Aproximadamente el 2% del genoma humano está compuesto por genes que codifican proteínas. El 98% restante incluye segmentos de ADN que ayudan a regular la actividad de esos genes. Para comprender mejor cómo la estructura y función cerebrales contribuyen a los trastornos mentales, los investigadores del Consorcio PsychENCODE, financiado por el NIMH, están utilizando métodos estandarizados y enfoques de análisis de datos para construir una imagen o mapa completo de estos elementos reguladores en el cerebro humano.
Además de estos descubrimientos, los artículos también destacan nuevos métodos y herramientas para ayudar a los investigadores a analizar y explorar la gran cantidad de datos producidos por este esfuerzo. Estos recursos incluyen una plataforma web que ofrece datos de visualización interactiva de diversos tipos de células cerebrales en individuos con y sin trastornos mentales, conocida como PsychSCREEN. Juntos, estos métodos y herramientas proporcionan un recurso de datos completo e integrado para la comunidad investigadora en general.
Los artículos se centran en la segunda fase de los resultados obtenidos en el Consorcio PsychENCODE. El objetivo de esta iniciativa es avanzar en la comprensión de cómo influye la regulación genética en la función y disfunción cerebrales.
«Estos descubrimientos del Consorcio PsychENCODE arrojan nueva luz sobre cómo el riesgo genético se relaciona con la función cerebral en las distintas etapas del desarrollo, regiones cerebrales y trastornos», ha destacado el Dr. Jonathan Pevsner, jefe de la Subdivisión de Investigación Genómica del NIMH. «El trabajo establece una base sólida para los esfuerzos en curso para caracterizar las vías de regulación a través de trastornos, dilucidar el papel de los mecanismos epigenéticos, y aumentar la diversidad ancestral representada en los estudios.»
Colección de artículos científicos disponible en: https://www.science.org/collections/psychencode2
Página web del Consorcio PsychENCODE: https://www.psychencode.org/home
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