Crean el atlas unicelular de los cambios cerebrales relacionados con la edad más amplio hasta la fecha

Un equipo de científicos del estadounidense Instituto Salk de San Diego ha creado el atlas unicelular más amplio hasta la fecha sobre cambios epigenéticos producidos en el cerebro de ratones envejecidos, con el que se persigue el objetivo de comprender mejor las bases de las enfermedades neurodegenerativas en humanos.

"Los cambios cerebrales relacionados con la edad, especialmente en regiones cruciales para la atención, la memoria, las emociones y las funciones motoras, impactan gravemente en la calidad de vida", ha afirmado el coautor de este proyecto, el profesor y titular de la Cátedra Internacional de Genética de esta institución, el doctor Joseph Ecker.

Tanto es así que las enfermedades neurodegenerativas afectan a más de 57 millones de personas en todo el mundo y se prevé que la incidencia de estas, desde el Alzheimer hasta el Parkinson, pasando por la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y otras, se duplique cada 20 años. Los expertos saben que el envejecimiento es un factor de riesgo importante para ellas, pero no se comprenden completamente los mecanismos que explican su impacto.

A juicio de Ecker, "tras mapear cómo cambia el epigenoma en los distintos tipos de células cerebrales a medida que los animales envejecen", se cuenta con un marco para comprender cómo el envejecimiento remodela el cerebro a nivel molecular. "Este recurso debería ayudar a los investigadores a identificar los mecanismos que contribuyen a las enfermedades neurodegenerativas", ha confirmado.

De hecho, una de las principales influencias en el envejecimiento es el cambio epigenético: la forma en que pequeñas marcas químicas en la superficie del código genético básico se modifican con el tiempo para alterar la expresión génica. Por ello, este atlas, que revela cómo la metilación del ADN, la estructura del genoma y la actividad génica cambian en las distintas regiones cerebrales y tipos celulares.

Más de 200.000 células individuales analizadas

Este mapa, publicado en la revista especializada 'Cell', representa ocho regiones cerebrales y 36 tipos celulares cerebrales distintos, con más de 200.000 células individuales analizadas mediante ensayos de metilación y conformación de la cromatina, además de casi 900.000 células capturadas con transcriptómica espacial.

Con todo ello se han revelado diferencias epigenéticas entre distintos grupos de edad y se han desarrollado nuevos modelos de aprendizaje profundo que predicen cambios en la expresión génica relacionados con la edad. Así, se ha constatado que, con la edad, aparecen cuatro características moleculares distintivas: inflamación crónica, disfunción mitocondrial, inestabilidad genómica y cambios epigenéticos.

En esta línea, investigaciones recientes han señalado al epigenoma como un factor clave del envejecimiento fisiológico. Además, un tipo de cambio epigenético, la metilación, se ha asociado con la función neuronal, el comportamiento y diversas enfermedades. "El cerebro está muy interconectado con diferentes regiones que controlan distintas funciones y envejecen a ritmos diferentes a nivel celular", ha indicado la investigadora del Instituto Salk y coautora del estudio, la doctora Margarita Behrens, quien ha añadido que se puede observar esta interconexión cerebral "en enfermedades como el Parkinson, donde la muerte de un grupo de neuronas desencadena una disfunción en todo un circuito, lo que se traduce en los temblores" y "efectos cognitivos".

Por lo tanto, Behrens ha subrayado que "comprender el envejecimiento a nivel celular específico es fundamental para obtener un conocimiento más detallado que amplíe las posibilidades terapéuticas". Para ello, se ha desarrollado este gran conjunto de información, con el que se han creado métodos de aprendizaje profundo para predecir la expresión génica utilizando datos epigenéticos multiómicos futuros, sentando así las bases para el desarrollo futuro de un modelo virtual de envejecimiento cerebral.

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