El trastorno del espectro autista (TEA) afecta a cada individuo de manera diferente. Los científicos han identificado más de mil genes asociados con el TEA, pero ningún gen individual explica la mayoría de los casos. Esto ha dejado a los investigadores con una pregunta persistente: ¿Cómo pueden cambios genéticos tan diversos dar lugar a la misma condición y afectar a cada persona de manera tan diferente?
Un nuevo estudio de investigadores del Instituto del Genoma de A*STAR en Singapur (A*STAR GIS), en colaboración con el Instituto de Bioinformática de A*STAR (A*STAR BII), ofrece una nueva perspectiva. Publicado en Nature Communications, el estudio sugiere que el TEA puede surgir no solo de qué genes están afectados sino también de dónde y cómo se despliegan los cambios a medida que se desarrolla el cerebro.
Para investigar esta pregunta, los investigadores generaron organoides cerebrales a partir de células madre pluripotentes inducidas donadas por individuos con y sin TEA. Estos modelos celulares tridimensionales recrean etapas clave del desarrollo cerebral fetal que no pueden estudiarse directamente en humanos. Luego combinaron cartografía de la actividad genética de células individuales con análisis computacional avanzado para identificar tipos de células individuales, mapear sus ubicaciones y rastrear cómo se ensamblan durante el desarrollo cerebral.
Utilizando estos enfoques, los investigadores observaron diferencias notables entre organoides cerebrales de donantes con y sin TEA. Los organoides de donantes sin TEA formaron las capas ordenadas típicas de la corteza cerebral en desarrollo, la capa externa del cerebro. En organoides de donantes con TEA, esta estructura estratificada a menudo se desorganizaba en parches distintos, mientras que áreas cercanas se desarrollaban normalmente. La distribución y extensión de estos parches desorganizados diferían entre individuos, lo que sugiere que el TEA no surge a través de un único proceso de desarrollo uniforme sino a través de patrones espaciales distintos del desarrollo cerebral.
Los investigadores rastrearon estos cambios estructurales hasta las células gliales radiales, las células madre neurales que actúan como arquitectos y andamiaje del cerebro en desarrollo. Normalmente, estas células permanecen estrechamente conectadas mientras guían las neuronas recién nacidas hacia sus posiciones apropiadas. En los organoides con TEA, estas conexiones se interrumpían. Como resultado, el andamiaje de apoyo se desorganizaba y las neuronas no lograban organizarse en su estructura estratificada normal. El Dr. Liu Jinyue, científico principal de A*STAR GIS y coautor correspondiente del estudio, señaló que "al observar cómo se ensamblan las células cerebrales en tejidos, podemos entender mejor por qué el autismo se presenta de manera tan diferente de una persona a otra".
El estudio reunió la experiencia de A*STAR GIS en genómica espacial y biología de células madre con la experiencia de A*STAR BII en biología computacional. Estas fortalezas complementarias permitieron al equipo reconstruir el desarrollo cerebral temprano a resolución de células individuales. El Dr. Wan Yue, director ejecutivo de A*STAR GIS, indicó que "entender la biología no se trata solo de qué células están presentes, sino también dónde están y cómo interactúan. Al agregar la dimensión espacial y combinar experiencias diversas, podemos estudiar no solo el autismo sino también otras enfermedades humanas complejas de formas completamente nuevas".
