Un estudio identifica una nueva causa de trastornos del desarrollo cerebral en el síndrome de Williams

Un nuevo estudio realizado por las universidades hebrea y de Tel Aviv encontró que los procesos anormales conducen a la interrupción en la expresión de genes esenciales para el desarrollo del cerebro en personas que padecen el síndrome de Williams, un síndrome genético multisistémico raro que causa trastornos en el desarrollo del cerebro. Según los investigadores, «nuestros hallazgos pueden contribuir al desarrollo futuro de tratamientos dirigidos que permitirán la expresión normal de los genes afectados que identificamos en la investigación».

La investigación fue dirigida por el Dr. Boaz Barak de la Facultad de Ciencias Psicológicas y la Escuela de Neurociencia Sagol de la Universidad de Tel Aviv y el Dr. Asaf Marco de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de la Universidad Hebrea. También participaron en la investigación el Dr. Sari Trangle, el Sr. Gilad Levy y la Sra. Ela Bar del laboratorio del Dr. Barak, y la Dra. Tali Rosenberg y la Sra. Hadar Parnas del laboratorio del Dr. Marco. Los resultados de la investigación se publicaron en Psiquiatría Molecular.

El Dr. Barak dice: «El síndrome de Williams es un síndrome genético multisistémico raro que incluye trastornos en el desarrollo del cerebro que conducen a interacciones sociales intensificadas, retraso mental y otras características. Investigaciones anteriores han revelado que faltan 25 genes en el ADN en el cromosoma número siete de personas con síndrome de Williams, y el estudio del síndrome hasta la fecha se ha centrado principalmente en los genes que faltan y sus funciones».

«Queríamos examinar si el síndrome también se caracteriza por defectos en los genomas contenidos en las células cerebrales que impiden la expresión adecuada de genes esenciales. Específicamente, preguntamos: ¿Es posible que ciertos genes no se expresen correctamente en el cerebro de las personas con Síndrome de Williams debido al fenómeno de la metilación, cuando una molécula conocida como grupo metilo se encuentra en un determinado gen que está presente en el genoma, lo que impide que se exprese correctamente».

Para ilustrar el fenómeno, el Dr. Barak tomó por ejemplo un libro de instrucciones en el que algunas de sus páginas estaban arrancadas (como un paralelo con los genes faltantes), y como resultado de la falta de estas páginas, cualquiera que siguiera las instrucciones haría errores. Del mismo modo, ocultar algunas de las letras en las páginas que quedan en el libro con un marcador negro daría como resultado que las instrucciones se corrompieran, al igual que la metilación en un gen existente interrumpe su expresión.

Los investigadores destacan que la metilación es en muchos casos un mecanismo normal en las células del organismo, ya que su función es impedir la expresión de determinados genes cuando corresponda. Sin embargo, cuando hay interrupciones en la aplicación correcta de la metilación, la expresión anormal de los genes puede provocar deficiencias en la función celular y, posteriormente, daños en varios órganos, incluido el daño al desarrollo normal del cerebro, como se encontró en el presente estudio.

Como parte del estudio, los investigadores examinaron tejidos cerebrales humanos tomados de adultos con y sin síndrome de Williams que murieron por causas no relacionadas con el síndrome y donaron sus cerebros a la ciencia.

El Dr. Barak explica: «Nos enfocamos en muestras del lóbulo frontal, el área del cerebro responsable de funciones cerebrales como la cognición y la toma de decisiones. En un estudio anterior, localizamos en esta área daño a las características del las células nerviosas y las células que apoyan la actividad de las células nerviosas en las personas con síndrome de Williams».

«En este estudio, examinamos todos los genes en todas las células del lóbulo frontal para determinar si hay genes en personas con síndrome de Williams que hayan sufrido procesos de metilación anormales, es decir, aumento o disminución del silenciamiento de genes en comparación con un cerebro con un desarrollo típico. .»

Los investigadores encontraron que, de hecho, en las personas con síndrome de Williams existe una metilación anormal en esta área del cerebro, lo que provoca la interrupción de la expresión normal de muchos genes relacionados con el desarrollo normal de las funciones neuronales del cerebro, como la regulación del comportamiento social (las personas con el síndrome de Williams se sabe que son demasiado amigables), la cognición, la plasticidad del cerebro y la supervivencia celular.

El Dr. Marco dice: «Descubrimos información significativa sobre la expresión defectuosa de genes en personas con síndrome de Williams, aunque estos genes están completamente presentes en el genoma de las células cerebrales; hasta ahora no se sabía que estos genes regulados anormalmente son involucrados en el síndrome. Además, uno de nuestros principales hallazgos es que las interrupciones en la metilación no tienen que aparecer cerca del gen cuya función está alterada, y algunas veces las interrupciones se ubican a una gran distancia de él».

«Esta información es fundamental porque nos permite comprender mejor la organización espacial del ADN y su efecto en el control de los genes. Además, dado que conocemos enzimas que pueden eliminar o agregar moléculas de metilo, el próximo desafío será dirigirlas con precisión. enzimas a los sitios alterados identificados en nuestra investigación, con el objetivo de permitir que los genes se expresen correctamente».

El Dr. Barak concluye: «Nuestra investigación reveló nuevos factores relacionados con las discapacidades que caracterizan el síndrome de Williams. En lugar de centrarnos en los efectos del gen faltante, como se ha hecho hasta ahora, arrojamos luz sobre muchos más genes que se expresan en un manera defectuosa Sobre la base de nuestros hallazgos, será posible centrar los esfuerzos futuros en el desarrollo de tratamientos dirigidos que llegarán a los sitios interrumpidos que identificamos en el estudio para ‘corregir’ las expresiones defectuosas».