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Programa InfoSalud (Argentina)

Un estudio identifica 306 variantes genéticas vinculadas a la estructura cerebral y al riesgo de enfermedades

Publicado em 20 março 2020

Por Karina Toledo, da Agência FAPESP

En base a imágenes de resonancia magnética cuantitativa, los investigadores evaluarán el volumen cortical de 51.665 personas y correlacionarán los datos con marcadores genéticos

Mapear pequeñas variantes en el genoma humano capaces de influenciar la arquitectura del córtex cerebral y la predisposición a enfermedades como esquizofrenia, epilepsia, autismo, trastorno bipolar, anorexia, depresión, demencia y otras. Ése fue el objetivo de un estudio que involucró a más de 360 científicos de 184 instituciones en todo el mundo. Los resultados fueron publicados este jueves 19 en la revista Science.

Según los exámenes de 51,665 personas de diferentes países, los científicos han identificado 306 variantes genéticas que influyen en la estructura de las regiones clave del cerebro. La investigación se realizó en el ámbito de un consorcio internacional llamado ENIGMA (acrónimo en inglés para mejorar la neuroimagen genética por metaanálisis), dedicado al estudio de diversas enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Entre los miembros se encuentra el Instituto de Investigación en Neurociencia y Neurotecnología (BRAINN) de la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) respaldado por FAPESP.

“Este es el estudio de neuroimagen más grande que se haya realizado sobre la corteza cerebral humana. Los datos nos permiten dibujar el primer mapa de la arquitectura genética del cerebro humano ”, dijo a la Agencia FAPESP Fernando Cendes, profesor de la Unicamp y coordinador de BRAINN.

Según el investigador, la principal ventaja de recopilar un conjunto de información tan grande es la posibilidad de detectar incluso cambios muy discretos en la estructura del cerebro, que pasarían desapercibidos en otra situación. "Estos resultados nos permiten comprender mejor el funcionamiento y la estructura del cerebro normal y también del cerebro enfermo", dijo.

Dos tipos de análisis

Los análisis descritos en Science se basan en dos grandes conjuntos de datos. El primero incluye imágenes cuantitativas de resonancia magnética del cerebro, a través de las cuales los investigadores calcularon el volumen cortical de los individuos analizados. Unos 25,000 participantes estaban sanos y sirvieron como controles. Los otros eran pacientes afectados por afecciones como insomnio, síntomas depresivos, trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH), epilepsia y Mal de Parkinson.

“La corteza es la capa más externa del cerebro, compuesta de materia gris, llena de surcos y giros. Es el área más noble y rica de neuronas, responsable de funciones cognitivas complejas, como el lenguaje, las emociones, la memoria y el procesamiento de la información ”, explicó Cendes.

En el estudio, la corteza se dividió en 34 regiones consideradas relativamente homogéneas. Se midieron dos parámetros en cada una de estas regiones: el grosor cortical (altura entre la sustancia blanca, debajo de la corteza y la duramadre, la meninge que cubre el cerebro) y el área cortical (área total de cada una de las 34 regiones )

“Todos los grupos adoptaron una técnica que permite adquirir imágenes tridimensionales en alta resolución y, con la ayuda de algoritmos computacionales, las mediciones se realizaron casi automáticamente. Esto es importante porque elimina el sesgo del examinador ”, explicó Cendes.

El otro conjunto de datos incluye las secuencias completas de los genomas de los participantes y las muestras de tejido depositadas en bancos cerebrales, lo que permitió a los investigadores analizar marcadores genéticos, como los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), variaciones en la secuencia de ADN que afectan solo una base (adenina, timina, citosina o guanina) y permiten comparar genomas de diferentes individuos.

Con todos los datos disponibles, el siguiente paso fue correlacionar las mediciones corticales con las variaciones encontradas en los genes para luego comparar los patrones observados en individuos sanos con los identificados en personas afectadas por diferentes síntomas y enfermedades.

Cada grupo de investigación analizó los datos de sus pacientes y sujetos de control localmente. Al final, se realizó un metanálisis bajo la coordinación de Katrina Grasby y otros miembros del Grupo de Investigación en Genética Psiquiátrica del Instituto de Investigación Médica QIMR Berghofer en Australia, en colaboración con investigadores de la Universidad del Sur de California y la Universidad de Carolina del Norte. en Chapel Hill, ambas en los Estados Unidos. BRAINN aportó datos de 150 brasileños.

Finalmente, se creó una especie de mapa que permite identificar, por ejemplo, qué regiones de la corteza de una persona con epilepsia han aumentado o reducido el volumen en comparación con un individuo sin la enfermedad, así como qué genes se correlacionan con estos cambios.

“Los resultados nos permiten comprender mejor los genes relacionados con el desarrollo de cada una de las 34 regiones de la corteza estudiadas. Y nos muestran que tanto los cambios en la arquitectura cortical como las variantes genéticas pueden predisponer a los individuos a ciertas enfermedades”, dijo Cendes.

Según Grasby, el estudio mostró que las variantes genéticas asociadas con una reducción en el volumen cortical también contribuyen a un mayor riesgo de TDAH, depresión e insomnio. "Esto nos da un punto de partida para explorar aún más este vínculo genético entre la estructura cerebral y el trastorno", dijo la australiana.

Según Cendes, también fue posible identificar una correlación entre algunos genes y áreas corticales específicas con el rendimiento cognitivo y el nivel educativo.

"Todavía está lejos de ser una correlación del 100%, es decir, todavía hay varios otros genes relacionados con la predisposición a cada una de las enfermedades o funciones cognitivas investigadas que no fueron identificadas. Pero, en base a este primer estudio, es posible hacer un análisis a una escala aún mayor y aplicar técnicas de inteligencia artificial para encontrar biomarcadores potenciales de enfermedades complejas que afectan el cerebro ”, dijo Cendes.

El objetivo final del grupo es comprender cómo los genes modulan la estructura cerebral e identificar conjuntos de cambios genéticos que puedan predecir si una persona está más sujeta a desarrollar una enfermedad en particular.

“Sería un paso hacia la medicina personalizada. Si sabemos cómo el cerebro de un individuo difiere de otro, podemos adaptar el tratamiento o incluso guiar medidas de prevención más específicas ”, dijo el coordinador de BRAINN.

El artículo “La arquitectura genética de la corteza cerebral humana” puede leerse en https://science.sciencemag.org/content/367/6484/eaay6690.

Traducción Programa INFOCIENCIA

Agencia FAPESP ( Brasil )