Un equipo de investigadores dirigidos por el ecuatoriano, Luis De la Torre-Ubieta, de la Universidad de California-Los Ángeles (UCLA), ha analizado 100.000 núcleos de muestras de neocorteza cerebral prenatal de 26 donantes humanos con síndrome de Down.
Las muestras correspondían a las semanas gestacionales de la 13 a 23, un periodo clave durante el cual se generan todas las neuronas corticales que una persona tendrá a lo largo de su vida.
Los hallazgos, recogidos este jueves en la revista Science, apuntan a que el síndrome de Down altera la secuencia de desarrollo de ese proceso de formación de las neuronas corticales, creando cambios que explicarían las dificultades de cognición, aprendizaje y procesamiento sensorial que más tarde sufren estas personas.
“Por primera vez, hemos comprendido con gran detalle qué ocurre en el cerebro en desarrollo de las personas con síndrome de Down”, subraya Torre-Ubieta, investigador del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación con Células Madre de la UCLA.
El campo de la investigación sobre el síndrome de Down se ha centrado históricamente en dos áreas: el cerebro adulto y la relación del trastorno con la neurodegeneración. Y es que la gran mayoría de las personas con síndrome de Down desarrollan la enfermedad de Alzheimer a partir de los 60 años.
Lo que seguía sin descifrar en humanos es cómo la afección moldea el propio cerebro en desarrollo. Ahora, el equipo de Torre-Ubieta lo ha conseguido gracias al mapeo molecular logrado a través de las muestras.
Para entenderlo, hay que partir de la base de que el desarrollo de la neocorteza prenatal suele seguir una secuencia estrictamente coordinada.
En primer lugar, las células progenitoras o células madre del cerebro deben dividirse repetidamente para ampliar su propio conjunto. Sólo entonces comienzan a diferenciarse en neuronas, empezando por los tipos de células de la capa profunda y avanzando hacia las de la capa superior del cerebro en un orden cuidadosamente sincronizado.
En el síndrome de Down, esa secuencia parece romperse, según han visto los investigadores. Las células progenitoras se precipitan prematuramente a la producción de neuronas, agotando su propio conjunto y alterando el equilibrio de los tipos de neuronas generadas.
Esa precipitación provoca un aumento de las neuronas intratelencefálicas de la capa superior del cerebro y una reducción de las neuronas corticotalámicas de la capa profunda, lo que en un futuro se traducirá en dificultades cognitivas, de aprendizaje y procesamiento sensorial.
El descubrimiento ofrece también una nueva respuesta a por qué las personas con síndrome de Down tienden a tener cerebros más pequeños: por el agotamiento prematuro del conjunto de células progenitoras.
Los autores analizaron específicamente la superposición entre las alteraciones moleculares que identificaron y las firmas de riesgo genético asociadas a otras afecciones neurológicas como el autismo, la epilepsia y el retraso en el desarrollo, encontrando "una convergencia sustancial".
"El síndrome de Down podría ser un modelo para comprender la biología común que subyace a estas afecciones, ya que los mecanismos a menudo siguen siendo desconocidos", apunta el investigador ecuatoriano.
Esta misma edición de Science recoge otro artículo en el que investigadores de la Universidad estadounidense de Wisconsin-Madison examinan el cerebro posnatal de personas con síndrome de Down entre los 1 y 5 años de edad.
Cuando los dos grupos científicos compartieron sus hallazgos descubrieron grandes paralelismos: muchos de los cambios identificados prenatalmente parecen persistir en la primera infancia.
En conjunto, los dos artículos ofrecen una visión molecular continua del desarrollo cerebral en el síndrome de Down desde la mitad del embarazo hasta la primera infancia que será referencia para la ciencia en los próximos años.
Aunque los hallazgos no apuntan a una aplicación clínica a corto plazo, Torres-Ubieta cree que estas "dianas terapéuticas podrían ser aprovechables en un futuro para desarrollar fármacos para vías específicas, o terapias génicas para evitar estas alteraciones en el desarrollo del cerebro.