Un equipo de científicos ha desarrollado una nueva técnica que combina la tecnología de organoides y la genética para examinar los efectos que tienen las mutaciones múltiples en el cerebro humano, clave para identificar células vulnerables y redes genéticas vinculadas a los trastornos del espectro del autismo(TEA), según un estudio publicado este miércoles en “Nature”.
El punto de partida de la investigación del Instituto de Biotecnología Molecular (IMBA) de la Academia de Ciencias de Austria y del Instituto Tecnológico de Zúrich (ETH) es un organoide cerebral, la versión milimétrica del cerebro humano fabricada, mediante métodos de cultivo celular, en el laboratorio.
“Solo un modelo humano del cerebro puede recapitular la complejidad y particularidades del cerebro humano”, expone Jürgen Knoblich, director científico del IMBA y uno de los principales autores de este trabajo.
Muchos de los genes que confieren un alto riesgo de desarrollar un TEA son cruciales para el desarrollo de la corteza y aunque estudios clínicos han demostrado causalidad entre múltiples mutaciones genéticas y el autismo, aún se desconoce cómo provocan defectos en el desarrollo del cerebro.
Los modelos animales, mientras, son “limitados” por la propia singularidad del desarrollo del cerebro humano.
No obstante, esta nueva técnica, denominada “CHOOSE” (del inglés “CRISPR-human organoids-scRNA-seq”), puede detectar un conjunto completo “de genes reguladores transcripcionales clave” relacionados con el autismo, explican los autores en un comunicado.
Este avance, destacan, es especialmente importante porque permite examinar simultáneamente los genes de interés dentro de un solo organoide, “lo que marca el comienzo de una era de detección genética del tejido humano intrincada, eficiente y adecuada”.
En el modelo “CHOOSE”, cada célula del organoide porta como máximo una mutación en un gen específico del TEA, de manera que los investigadores pudieron observar los efectos de cada mutación a nivel unicelular y mapear su trayectoria de desarrollo.
“Con esta metodología de alto rendimiento podemos desactivar sistemáticamente una lista de genes que causan enfermedades. A medida que crecen los organoides que portan estas mutaciones, analizamos el efecto de cada mutación en el desarrollo de cada tipo de célula”, explica Chong Li, del IMBA y principal autor del estudio.
A través de “CHOOSE”, los expertos demostraron que 36 mutaciones de genes, conocidos por su alto riesgo de autismo, provocaban cambios en tipos de células específicas durante el desarrollo del cerebro humano, hasta identificar modificaciones “transcripcionales clave” controladas por las llamadas “redes reguladoras de genes” (“GRNs”, en inglés).
“Demostramos que algunos tipos de células son más susceptibles que otras durante el desarrollo cerebral e indentificamos redes que son más vulnerables a las mutaciones del autismo”, indica Chong Li.
Al margen de este área, los investigadores aseguran que “CHOOSE” ofrece a otros colegas un método “de alto rendimiento y versátil” que puede aplicarse a “cualquier enfermedad en un sistema de modelo humano”, al tiempo que “acelera considerablemente los análisis en comparación con los enfoques tradicionales de pérdida de función genética”.