Científics creen el primer atles de cèl·lules cerebrals que permetrà curar trastorns mentals

Científics de tot el món han aconseguit realitzar el primer atles de les cèl·lules que componen el cervell humà, un treball revolucionari que obri les portes al desenvolupament de tractaments i la curació de malalties cerebrals com l'esquizofrènia o Alzheimer, així com la seua prevenció.

Un total de 21 estudis d'investigació, que conformen l'atles cel·lular del cervell, seran donats a conéixer el divendres en una edició especial de la revista científica Science, així com en les publicacions Science Advances i Science Translational Medicine.

Els estudis són fruit del treball realitzat per científics de tot el món en l'anomenada iniciativa Brain (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) - Biccn (Cell Census Network). És un consorci de centres als Estats Units i Europa que des de 2014 ha estat treballant en la caracterització dels tipus cel·lulars, i les seues funcions, als cervells d'humans, de primats no humans i de rosegadors.

La caracterització de tipus cel·lulars és el procés per a identificar, classificar i descriure els diferents tipus de cèl·lules sobre la base de les seues característiques, propietats i funcions singulars.

3.000 tipus de cèl·lules cerebrals

El cervell humà està compost per 86.000 milions de neurones i un nombre similar de cèl·lules no neuronals. Els investigadors han caracteritzat més de 3.000 tipus de cèl·lules del cervell humà, la qual cosa ha revelat característiques que distingeixen els humans d'altres primats.

Els científics preveuen que la identificació de cèl·lules cerebrals amb tant de detall permetrà assenyalar els tipus cel·lulars més afectats per mutacions específiques que provoquen malalties neurològiques.

És l'inici d'una nova era de la ciència cerebral. Serem capaços d'entendre millor com el cervell es desenvolupa, envelleix i pateix malalties.Joseph Ecker - Director del Laboratori d'Anàlisi Genòmica de l'Institut Salk dels Estats Units

Però, en un sentit més ampli, l'atles cel·lular del cervell obrirà noves portes per a entendre com milions de neurones treballen de manera conjunta per a formar una xarxa que és la base del que constitueix un ésser humà: els seus pensaments, emocions i comportaments.

Joseph Ecker, director del laboratori d'anàlisi genòmica de l'Institut Salk dels Estats Units, una de les institucions que formen part de la iniciativa Brain, ha declarat en un comunicat que el conjunt de 21 estudis “és l'inici d'una nova era de la ciència cerebral”. “Serem capaços d'entendre millor com el cervell es desenvolupa, envelleix i pateix malalties”, afig Ecker.

Els investigadors han assenyalat que totes les cèl·lules del cervell humà contenen la mateixa seqüència d'ADN. Però cada tipus cel·lular usa diferents gens copiats en filaments d'ARN, i en quantitats diferents, per a crear proteïnes. Aquesta variació produeix molts tipus diferents de cèl·lules cerebrals i contribueixen a la complexitat dels circuits neurals.

Un dels objectius claus del projecte va ser entendre quines característiques de l'organització de cèl·lules cerebrals és específica a humans en comparació amb la de primats no humans.

La investigació ha demostrat que les neurones dels ximpanzés, que són els primats que comparteixen l'ancestre més recent amb els humans, són més semblants a les neurones de goril·les que a les d'humans.

Mutacions d'ADN i trastorns cerebrals

L'enteniment de les diferències moleculars d'aquests tipus cel·lulars és crític per a comprendre com funciona el cervell, com les mutacions en l'ADN causen malalties cerebrals i desenvolupar noves formes de tractament de trastorns neuropsiquiàtrics.

El nucli de l'atles són tres estudis que han creat el primer esborrany, inclosa l'expressió gènica i l'arquitectura reguladora gènica.

Un d'ells, liderat per científics de la Universitat de Sant Diego, va analitzar més d'1,1 milions de cèl·lules de 42 regions de tres cervells humans per a generar un detallat mapa dels interruptors genètics en tipus de cèl·lules cerebrals.

L'estudi, que va identificar 107 diferents subtipus de cèl·lules cerebrals, també va revelar les connexions entre determinats tipus cel·lulars i diversos trastorns neuropsiquiàtrics, com esquizofrènia, trastorns bipolars, Alzheimer i depressió.

Els científics també van desenvolupar eines d'intel·ligència artificial (IA) per a predir com determinades variacions en la seqüència d'ADN pot influir la regulació gènica i contribuir a l'aparició de malalties.

A més, un equip d'investigadors de l'Escola de Medicina Icahn a Mount Sinai i l'Escola de Medicina de la Universitat Yale va crear el primer atles del desenvolupament de cèl·lules cerebrals en l'escorça cerebral durant sis períodes, des del fetus fins a l'edat adulta.

El doctor Panos Roussos, un dels autors de la investigació, va declarar que gràcies al desenvolupament d'aquest atles s'ha obtingut “un enteniment més profund dels complexos mecanismes reguladors que formen la base del desenvolupament i malalties cerebrals”.