Las "neuronas en un chip" revelan patrones en las enfermedades relacionadas con el autismo

Cambio en la red: las neuronas portadoras de mutaciones genéticas relacionadas con el autismo muestran un desequilibrio en sus patrones de señalización.

POR ANGIE VOYLES ASKHAM

Fuente: Spectrum | 07/05/2021

Fotografía: Spectrum

Las neuronas portadoras de mutaciones genéticas relacionadas con el autismo muestran patrones correlacionados con los rasgos que generan en las personas.

Las neuronas portadoras de mutaciones genéticas relacionadas con el autismo muestran patrones de actividad distintos que se correlacionan con los rasgos que esas mutaciones generan en las personas, según un nuevo trabajo inédito.

La investigación se presentó virtualmente la semana pasada en la reunión anual de la 2021 International Society for Autism Research.

Los resultados sugieren que la evidencia de los rasgos compartidos entre las personas con diferentes subtipos genéticos de autismo puede ser visible a nivel de la actividad de la red, añadiendo una capa de información a los efectos a nivel molecular causados por los genes.

"La red neuronal es en realidad lo que se puede ver justo debajo del comportamiento", dice el investigador principal, Nael Nadif Kasri, profesor asociado de genética humana en la Universidad Radboud de Nimega (Países Bajos).

Los investigadores realizaron cultivos de neuronas portadoras de diferentes mutaciones asociadas al autismo en "platos inteligentes" equipados con electrodos para detectar las señales que las células cerebrales utilizan para comunicarse. Los electrodos proporcionan lecturas de la señalización celular de las redes neuronales, "ráfagas" de células que se disparan de forma sincronizada a lo largo de la red, así como otras ráfagas de actividad dispersas- que el equipo comparó entre las distintas líneas celulares.

Las mutaciones en genes asociados a la epilepsia -como SCN1A y ANK2- dieron lugar a redes neuronales con niveles inusualmente altos de actividad dispersa.

Por otro lado, la mutación del gen EHMT1 que causa el síndrome de Kleefstra, caracterizado por la discapacidad intelectual y a menudo acompañado de autismo, dio lugar a ráfagas de actividad más largas que las observadas en las otras condiciones.

"Se empieza a ver cierta agrupación en los tipos de patrones de actividad", afirma Nadif Kasri.

Un "plato inteligente"

Nadif Kasri y sus colegas reprogramaron muestras de células de la piel de personas con mutaciones relacionadas con el autismo, así como de 10 personas sin autismo, para que se convirtieran en neuronas excitadoras e inhibidoras.

El equipo descubrió que las redes de células cultivadas a partir de controles producían patrones de actividad similares, independientemente de la edad o el sexo del donante: ráfagas cortas de señalización a intervalos regulares.

En un estudio anterior, los investigadores determinaron que las redes neuronales de células con una mutación en el gen EHMT1 presentan ráfagas de señalización más largas y una actividad más irregular que las redes de células de los controles.

Un desequilibrio en el número de conexiones inhibitorias y excitatorias entre las células causó estos patrones atípicos, informó el equipo en su nuevo trabajo.

También cultivaron redes de células de personas con otras mutaciones relacionadas con el autismo, así como de células que habían sido editadas con CRISPR para que fueran portadoras de esas mismas mutaciones.

En ambos casos, el equipo descubrió que las líneas celulares portadoras de diferentes mutaciones relacionadas con el autismo daban lugar a distintos patrones de actividad de red. Pero surgieron similitudes entre las mutaciones que dan lugar a condiciones con fenotipos relacionados.

Las mutaciones en SCN1A y ANK2 dieron lugar a redes neuronales excesivamente activas en comparación con los típicos brotes de red observados en las líneas celulares de control.

Y las células de personas con mutaciones en KMT2D, que da lugar al síndrome de Kabuki, mostraron patrones de actividad similares a los de las células EHMT1. El síndrome de Kabuki suele provocar discapacidad intelectual, pero no suele estar relacionado con el autismo.

Las células portadoras de mutaciones en ARID1B mostraron un patrón distinto de actividad en la red, con ráfagas cortas y pequeñas que se producen a un ritmo inusualmente alto.

En el futuro, Nadif Kasri y sus colegas tienen previsto analizar otros genes que aumentan la probabilidad de que una persona sea autista. También planean explorar cómo se comparan estos patrones de actividad a nivel individual y cómo se relacionan con otros rasgos relacionados con el autismo, dice.

El poder de la técnica reside en poder hacerlo "a escala masiva", afirma Nadif Kasri.

Lea más informes de la reunión anual de 2021 de la Sociedad Internacional para la Investigación del Autismo.

https://www.spectrumnews.org/news/neurons-on-a-chip-reveal-patterns-across-autism-linked-conditions/