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Investigadores del Centro Médico de la Universidad de Duke, en Estados Unidos, han trasplantado un conjunto de genes humanos, a un pez cebra, utilizándolos posteriormente para identificar los genes responsables del tamaño de la cabeza, al nacer.
El tamaño de la cabeza en los bebés humanos es una característica que se relaciona con el autismo, una condición que las cifras recientes han demostrado que es más común de lo que se pensaba, produciéndose en 1 de cada 88 niños. Por otro lado, el tamaño de la cabeza es también una característica de otros trastornos neurológicos importantes, como la esquizofrenia. El estudio ha sido publicado en la revista Nature ( doi:10.1038/nature11091).
“En la investigación médica, necesitamos diseccionar los acontecimientos biológicos para entender con precisión los mecanismos que dan lugar a los rasgos del desarrollo neurológico”, afirma el autor principal, el doctor Nicolás Katsanis, quien añade que, “necesitamos científicos expertos que trabajen codo con codo con los médicos que observan este tipo de problemas anatómicos en los pacientes, con el fin de resolver con eficacia muchos problemas de salud”.
Katsanis sabía que una región en el cromosoma 16 es uno de los mayores contribuyentes genéticos del autismo y la esquizofrenia y, durante una reunión médica, observó que los cambios dentro de esta misma región del genoma también se relacionan con cambios en el tamaño de la cabeza del recién nacido. Sin embargo, esta observación era difícil de abordar, debido a que la región contiene muchas deleciones y duplicaciones del ADN, comunes en los seres humanos.
Según Katsanis, “el área del genoma que exploramos muestra defectos en términos de crecimiento de las células cerebrales, por lo que nos dimos cuenta de que la sobreexpresión de un gen en particular podría producir un fenotipo – una cabeza más pequeña – mientras que el cierre del mismo gen podría producir otro -una cabeza más grande”.
Los investigadores trasplantaron una zona común de duplicación del cromosoma humano 16, que contiene 29 genes, en embriones de pez cebra, y luego, sistemáticamente, activaron cada gen humano trasplantado para descubrir qué podría provocar una cabeza pequeña (microcefalia) en los peces. A continuación, suprimieron el conjunto de genes para observar si alguno de ellos causaba cabezas más grandes (macrocefalia).
“Ahora podemos partir de este hallazgo genético y empezar a hacer preguntas razonables en lo que respecta a las características neurocognitivas”, afirma Katsanis. Muchas de las condiciones humanas tienen características anatómicas que también están relacionadas con la genética; según el experto, “hay grandes limitaciones en el estudio de la conducta autista o esquizofrénica en el pez cebra, pero podemos medir el tamaño de la cabeza, el tamaño de la mandíbula, o las anomalías faciales”.
El gen KCTD13 es el responsable de controlar el tamaño de la cabeza del pez cebra, mediante la regulación de la creación y destrucción de nuevas neuronas (células cerebrales). Este descubrimiento permitió que el equipo se centrara en el gen análogo en los seres humanos. “Este gen contribuye a los casos de autismo y, probablemente, está asociado con la esquizofrenia y la obesidad infantil”, añade Katsanis.
Una vez que el gen fue descubierto, los investigadores pudieron examinar la proteína que produce. “Con la proteína identificada, podemos empezar a hacernos valiosas preguntas funcionales sobre cómo actúa el gen en el animal, o en el ser humano”, afirma el investigador.
Variantes del número de copia, como los encontrados en el cromosoma 16, pueden ser la fuente más común de las mutaciones genéticas. Cientos, si no miles, de deleciones y duplicaciones cromosómicas, se han encontrado en pacientes con una amplia gama de problemas clínicos, en particular, trastornos del neurodesarrollo.
El estudio actual no solo sugiere que KCTD13 es un importante contribuyente en algunos casos de autismo, sino que también apunta a la acción sinérgica de este gen con otros dos genes de la región: MVP y MAPK3.
mayo 18/2012 (Diario Salud)
Christelle Golzio, Jason Willer, Michael E. Talkowski, Edwin C. Oh, Yu Taniguchi, Nicholas Katsanis. KCTD13 is a major driver of mirrored neuroanatomical phenotypes of the 16p11.2 copy number variant. Nature 485, 363-367, may16 2012.
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