Neurociencia

Cada neurona tiene unas mil mutaciones únicas que la diferencia de sus vecinas

Afectan a los genes que están más activos y es probable que cada gen esté mutado en algún lugar del cerebro

Pilar Quijada
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Cada neurona de nuestro cerebro tiene más de un millar de mutaciones genéticas que son únicas y no están presentes en sus vecinas. Esas mutaciones aparecen después del nacimiento, una vez que el desarrollo del cerebro se completa. A diferencia de lo que ocurre con las mutaciones en otras células, en las neuronas ocurren mientras los genes están activos.

De hecho, aquellos genes que más se utilizan serían los más frágiles a la hora de sufrir alteraciones. Una hallazgo sorprendente que publica la revista Science. El trabajo muestra por primera vez que que las mutaciones en el resto de las células del organismo están presentes en cantidades significativas en el cerebro de las personas sanas.

Todavía no está claro cómo estas mutaciones afectan la función del cerebro normal, o en qué medida contribuyen a la enfermedad. Pero seguimiento de esas mutaciones podría ayudar a esclarecerlo y permite además trazar un árbol genealógico de cada neurona, que ayudará a comprender más en detalle el desarrollo del cerebro. “El genoma de una sola neurona es como un registro arqueológico de esa célula”, señalan los investigadores.

"Podemos leer su linaje en el patrón de mutaciones compartidas. Ahora sabemos que si examinamos suficientes células en un número suficiente de cerebros, podríamos deconstruir todo el patrón de desarrollo del cerebro humano”. Estas mutaciones son un registro duradero que indica de donde viene cada célula y lo que ha hecho a lo largo de su vida.

Esta investigación también nos dirá mucho sobre el envejecimiento saludable y no saludable, así como lo que hace a nuestro cerebro diferente del de otros animales

Células muy especiales

Las neuronas son unas células muy peculiares. Además de tener formas muy especiales, para facilitar la transmisión de información, tienen otra característica muy particular: nunca se dividen, a diferencia de lo que ocurre con otras células. Es decir, que no generan células hijas. Nacen cuando estamos en el útero materno y nos acompañan durante toda la vida. Tienen nuestra misma edad y albergan toda nuestra experiencia.

En la mayoría de las células las alteraciones del ADN se producen durante la división celular en el proceso de copiado del material genético, y pueden dar lugar a tumores. Por eso es tan sorprendente que el escaso DNA de las neuronas tenga tantas mutaciones.

Cuando se necesita activar un gen, se desempaqueta el ADN para que se pueda copiar en ARN, el primer paso en la producción de proteínas. Los investigadores encontraron que el mayor daño en el ADN de las neuronas se había producido precisamente durante este proceso de desenrollado y copia para producir proteínas.

Mutaciones compartidas

La mayoría de esas mil mutaciones son únicas para cada neurona y diferentes de las de sus vecinas. Sólo un pequeño porcentaje de esas alteraciones ern compartidas por más de una neurona. Lo que indica que esas se habían originado antes del nacimiento, cuando las células que iban a dar origen a las neuronas se estaban aún dividiendo. Esas mutaciones tempranas fueron transmitidas cuando las células se dividieron y migraron al lugar que ocuparían en el cerebro adulto. Y son las que los científicos han utilizado para reconstruir una historia parcial de desarrollo del cerebro.

Esas células con mutaciones semejantes pueden terminar muy distantes unas de otras en el cerebro adulto. Esta investigación ha corroborado algo que ya se sabía, que las células que forman una misma estructura del cerebro provienen de diferentes lugares. Una sola porción de tejido cerebral puede contener células de cinco linajes diferentes que divergieron antes de que el cerebro en desarrollo se hubiera separado de otros tejidos del feto. "Podíamos identificar mutaciones que ocurrieron muy temprano, antes de que existiera el cerebro, y encontramos que las células que tenían esas mutaciones estaban al lado de otras que tenían mutaciones totalmente diferentes ". De hecho, los científicos descubrieron que una neurona particular puede estar más estrechamente relacionado con una célula en el corazónque con otra neurona vecina.

Diversidad neuronal

Que las neuronas con diferentes orígenes evolutivos se entremezclen podrían proteger al cerebro de los efectos de las mutaciones tempranas que surjan y puedan ser potencialmente dañiñas. Al contar con poblaciones muy mezcladas, las neuronas que están próximas y son responsables de una tarea similar, no es probable que compartarn la misma mutación y por tanto el peligro de interferir con la función cerebral es menor.

Todos estos interesantes y novedosos datos se han obtenido a partir de 36 neuronas de la corteza prefrontal del cerebro, la parte más evolucionada. Provienen de tres personas fallecidas sin enfermedad cerebral, con edades de 15, 17 y 42 años en las que se ha secuenciado el genoma de neuronas individuales, algo que hasta este momento no había sido posible llevar a cabo.

Para cada persona, los investigadores compararon las secuencias genéticas de las neuronas entre sí y con las células del corazón de la persona. Esto les permitió averiguar qué mutaciones se habían producido de forma temprana en el desarrollo embrionario, eran compartidas por las neuronas y se podrían encontrar también en otras partes del cuerpo. Si una mutación surgió muy temprano, estaría presentes tanto dentro como fuera del cerebro. Si surgió más tarde, serían sólo ciertas partes del cerebro serían las afectadas.

Los hallazgos llevan a preguntarse si esas mutaciones se acumulan con la edad y pueden contribuir a la neurodegeneración. Los investigadores quieren averiguar ahora si tener una variedad de mutaciones es dañino o por el contrario puede servir de protección y determinar si las tasas de mutación varían de persona a persona