Una mirada de cerca al embrión de pez cebra en rápido desarrollo ayuda a los neurocientíficos a comprender mejor los fundamentos potenciales de trastornos cerebrales como el autismo o la esquizofrenia.
Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal estadounidense de Ohio buscaba comprender los cambios en el desarrollo neurológico que surgen de un defecto genético asociado con una enfermedad neurológica, específicamente, la pérdida de un gen llamado Protocadherin-19 también conocido por el acrónimo PCDH19.
El vínculo entre la mutación y los trastornos cerebrales está bien establecido, pero la mecánica de por qué uno podría llevar al otro era un misterio hasta ahora.
El estudio, publicado en eNeuro, apunta a un agrupamiento de interacciones celulares en el cerebro que pueden interrumpir el desarrollo normal y la salud cerebral.
Mutación en el pez cebra
«Se conocen centenares de genes involucrados en la aparición de la esquizofrenia, el autismo y otros trastornos cerebrales, pero nadie sabe qué falla específicamente como resultado de estas mutaciones genéticas», apunta James Jontes, investigador principal de este estudio.
«Nuestro objetivo es comprender las funciones celulares de estos genes y cómo los defectos pueden conducir a cambios en el desarrollo del cerebro«, detalla.
El pez cebra (Danio rerio) es un pequeño pez de agua dulce tropical que atrae a los científicos por varias razones. Sus embriones son transparentes, se desarrollan a gran velocidad y comparten una parte significativa del ácido desoxirribonucléico (ADN) con los humanos.
El profesor Jontes y su equipo observaron lo que sucedía neurológicamente cuando introdujeron una mutación de PCDH19 en el pez cebra.
Relaciones entre genes y enfermedades
Con ayuda de un microscopio de alta potencia pudieron observar cambios en el nivel celular a lo largo del tiempo. Así vieron claras diferencias entre el desarrollo embrionario del pez cebra salvaje normal y el pez cebra embrionario, en el que eliminaron el gen PCDH19.
Este es el primer estudio que utiliza imágenes funcionales, a nivel de una sola célula, para explorar los efectos de una mutación que causa una enfermedad neurológica humana en un organismo vivo. “Observamos diferencias obvias en la arquitectura cerebral de los peces con la mutación”, explica el profesor Jontes.
Este trabajo tiene el potencial de ayudar a los científicos a comprender con más detalle las relaciones entre los genes y las enfermedades. Entre ellas, el autismo y la epilepsia.
“No entendemos exactamente qué hacen estas mutaciones en la estructura cerebral y desarrollo humanos -argumenta el investigador- pero sí podemos averiguar qué sucede en estos peces, aunque hay un largo camino hasta conseguir algunas respuestas”.
Conexiones inapropiadas del autismo en pez cebra mutante
Las neuronas forman redes en el cerebro que son esenciales para el desarrollo humano, el pensamiento, la función, el comportamiento y las emociones. En el pez cebra alterado, los investigadores observaron la actividad de nivel neuronal con gran detalle.
Y, con la ayuda de un análisis matemático avanzado diseñado para buscar relaciones entre las neuronas y los patrones en su actividad, vieron que las redes neurológicas en el pez cebra con la mutación estaban más conectadas, o agrupadas, que en los cerebros del pez cebra común.
Los datos se obtuvieron entre tres y seis días después de la fertilización, un período de rápido crecimiento y maduración en el pez cebra. Al sexto día después de la fertilización, las larvas de pez cebra ya demostraban comportamientos como la caza de alimentos.
«Vimos muchas interconexiones entre neuronas en el pez cebra mutante”, comenta Jontes. Y continúa: “No sabemos exactamente lo que eso significa, pero podría significar que se producen conexiones inapropiadas entre las células que normalmente no interactúan. Tal vez se convierta en un problema cuando hay demasiadas células», concluye.
