Un compuesto experimental revierte déficits de aprendizaje en el síndrome de Down
06/09/2013 - E.P.
La mayoría de las personas con síndrome de Down tienen un cerebelo que es alrededor del 60 por ciento del tamaño normal
Científicos de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, y los Institutos Nacionales de Salud norteamericanos (NIH, en sus siglas en inglés) han identificado un compuesto que refuerza dramáticamente el aprendizaje y la memoria cuando se administra en un modelo experimental con una condición de síndrome de Down desde el día de su nacimiento.
Según informan estos expertos en la edición de la revista 'Science Translational Medicine', consiste en un tratamiento de dosis única mediante el cual el cerebelo en los cerebros de los roedores crece a un tamaño normal.
Los científicos advierten de que todavía no se ha demostrado que el uso del compuesto, una pequeña molécula conocida como antagonista de la vía Sonic Hedgehog, sea seguro para tratar a las personas con síndrome de Down, pero creen que sus experimentos son prometedores para el desarrollo de fármacos similares.
"La mayoría de las personas con síndrome de Down tienen un cerebelo que es alrededor del 60 por ciento del tamaño normal", dice Roger Reeves, profesor en el Instituto McKusick-Nathans de Medicina Genética en la Escuela de Medicina de la Johns Hopkins. "Tratamos al modelo experimental con síndrome de Down con un compuesto que pensamos que podría normalizar el crecimiento del cerebelo y funcionó muy bien. Lo que no esperábamos eran los efectos sobre el aprendizaje y la memoria, que son controlados generalmente por el hipocampo, no el cerebelo", explica.
Reeves ha dedicado su carrera a estudiar el síndrome de Down, una situación que se produce cuando las personas tienen tres copias del cromosoma 21, en lugar de las dos habituales. Como resultado de esta "trisomía", las personas con síndrome de Down poseen copias adicionales de los más de 300 genes alojados en ese cromosoma, lo que conduce a discapacidad intelectual, unos rasgos faciales característicos y, a veces, problemas del corazón y otros efectos sobre la salud. Puesto que la condición involucra tantos genes, el desarrollo de tratamientos es, según este investigador, un reto "formidable".
Para los experimentos actuales, Reeves y sus colegas utilizaron modelos experimentales que fueron genéticamente modificados para tener copias adicionales de aproximadamente la mitad de los genes que se encuentran en el cromosoma 21 humano. Los animales de experimentación tienen muchas características similares a las de las personas con síndrome de Down, incluyendo un cerebelo relativamente pequeño y la dificultad para aprender y recordar cómo navegar a través de un espacio familiar.
Basándose en experimentos anteriores sobre cómo el síndrome de Down afecta el desarrollo del cerebro, los investigadores trataron de sobrealimentar una cadena bioquímica de eventos conocidos como vía de Sonic Hedgehog (conocida como del erizo) que desencadena el crecimiento y el desarrollo. Usaron un compuesto, un antagonista de la vía Sonic Hedgehog, que podría hacerlo.
El compuesto se inyectó en el modelo experimental con síndrome de Down únicamente una vez, el día del nacimiento, mientras que su cerebelo se sigue desarrollando. "Hemos sido capaces de normalizar completamente el crecimiento del cerebelo hasta la edad adulta con una sola inyección", afirma Reeves.
Sin embargo, el equipo de investigación fue más allá de la medición del cerebelo, en busca de cambios en el comportamiento. "Hacer que los animales sinteticen el compuesto y adivinar la dosis correcta era tan difícil y lleva tanto tiempo que queríamos conseguir el máximo posible de datos del experimento", señala Reeves.
El equipo comparó los individuos tratados frente a los sin tratamiento para el síndrome de Down y los modelos normales, detectando que aquellos animales a los que se les inyectó el compuesto realizaron las pruebas del laberinto de agua, es decir, se orientaron en un espacio familiar, igual de bien que los normales.
Reeves dice que se necesita más investigación para saber exactamente por qué funciona el tratamiento, debido a que ciertas células en el hipocampo, conocidas por estar involucradas en el aprendizaje y verse afectadas por el síndrome de Down, permanecieron sin cambios tras el tratamiento con agonistas de Sonic Hedgehog. Este investigador lanza la idea de que el tratamiento mejoró el aprendizaje mediante el fortalecimiento de la comunicación entre el cerebelo y el hipocampo.
En cuanto a la posibilidad de que los compuestos se transformen en fármacos para humanos, Reeves dice que el problema es que la alteración de una cadena biológica de eventos tan importante como la Sonic Hedgehog probablemente tendría muchos efectos no deseados en todo el cuerpo, como el aumento del riesgo de cáncer mediante la activación de un crecimiento apropiado.
Pero ahora que el equipo ha visto el potencial de esta estrategia, se buscarán formas seguras más específicas con el fin de aprovechar el poder de Sonic Hedgehog en el cerebelo. Incluso, si su equipo logra desarrollar un fármaco clínicamente útil, Reeves advierte de que no constituiría una "cura" para el aprendizaje y los efectos relacionados con la memoria del síndrome de Down. "El síndrome de Down es muy complejo. Se necesitan enfoques múltiples", concluye.
Según informan estos expertos en la edición de la revista 'Science Translational Medicine', consiste en un tratamiento de dosis única mediante el cual el cerebelo en los cerebros de los roedores crece a un tamaño normal.
Los científicos advierten de que todavía no se ha demostrado que el uso del compuesto, una pequeña molécula conocida como antagonista de la vía Sonic Hedgehog, sea seguro para tratar a las personas con síndrome de Down, pero creen que sus experimentos son prometedores para el desarrollo de fármacos similares.
"La mayoría de las personas con síndrome de Down tienen un cerebelo que es alrededor del 60 por ciento del tamaño normal", dice Roger Reeves, profesor en el Instituto McKusick-Nathans de Medicina Genética en la Escuela de Medicina de la Johns Hopkins. "Tratamos al modelo experimental con síndrome de Down con un compuesto que pensamos que podría normalizar el crecimiento del cerebelo y funcionó muy bien. Lo que no esperábamos eran los efectos sobre el aprendizaje y la memoria, que son controlados generalmente por el hipocampo, no el cerebelo", explica.
Reeves ha dedicado su carrera a estudiar el síndrome de Down, una situación que se produce cuando las personas tienen tres copias del cromosoma 21, en lugar de las dos habituales. Como resultado de esta "trisomía", las personas con síndrome de Down poseen copias adicionales de los más de 300 genes alojados en ese cromosoma, lo que conduce a discapacidad intelectual, unos rasgos faciales característicos y, a veces, problemas del corazón y otros efectos sobre la salud. Puesto que la condición involucra tantos genes, el desarrollo de tratamientos es, según este investigador, un reto "formidable".
Para los experimentos actuales, Reeves y sus colegas utilizaron modelos experimentales que fueron genéticamente modificados para tener copias adicionales de aproximadamente la mitad de los genes que se encuentran en el cromosoma 21 humano. Los animales de experimentación tienen muchas características similares a las de las personas con síndrome de Down, incluyendo un cerebelo relativamente pequeño y la dificultad para aprender y recordar cómo navegar a través de un espacio familiar.
Basándose en experimentos anteriores sobre cómo el síndrome de Down afecta el desarrollo del cerebro, los investigadores trataron de sobrealimentar una cadena bioquímica de eventos conocidos como vía de Sonic Hedgehog (conocida como del erizo) que desencadena el crecimiento y el desarrollo. Usaron un compuesto, un antagonista de la vía Sonic Hedgehog, que podría hacerlo.
El compuesto se inyectó en el modelo experimental con síndrome de Down únicamente una vez, el día del nacimiento, mientras que su cerebelo se sigue desarrollando. "Hemos sido capaces de normalizar completamente el crecimiento del cerebelo hasta la edad adulta con una sola inyección", afirma Reeves.
Sin embargo, el equipo de investigación fue más allá de la medición del cerebelo, en busca de cambios en el comportamiento. "Hacer que los animales sinteticen el compuesto y adivinar la dosis correcta era tan difícil y lleva tanto tiempo que queríamos conseguir el máximo posible de datos del experimento", señala Reeves.
El equipo comparó los individuos tratados frente a los sin tratamiento para el síndrome de Down y los modelos normales, detectando que aquellos animales a los que se les inyectó el compuesto realizaron las pruebas del laberinto de agua, es decir, se orientaron en un espacio familiar, igual de bien que los normales.
Reeves dice que se necesita más investigación para saber exactamente por qué funciona el tratamiento, debido a que ciertas células en el hipocampo, conocidas por estar involucradas en el aprendizaje y verse afectadas por el síndrome de Down, permanecieron sin cambios tras el tratamiento con agonistas de Sonic Hedgehog. Este investigador lanza la idea de que el tratamiento mejoró el aprendizaje mediante el fortalecimiento de la comunicación entre el cerebelo y el hipocampo.
En cuanto a la posibilidad de que los compuestos se transformen en fármacos para humanos, Reeves dice que el problema es que la alteración de una cadena biológica de eventos tan importante como la Sonic Hedgehog probablemente tendría muchos efectos no deseados en todo el cuerpo, como el aumento del riesgo de cáncer mediante la activación de un crecimiento apropiado.
Pero ahora que el equipo ha visto el potencial de esta estrategia, se buscarán formas seguras más específicas con el fin de aprovechar el poder de Sonic Hedgehog en el cerebelo. Incluso, si su equipo logra desarrollar un fármaco clínicamente útil, Reeves advierte de que no constituiría una "cura" para el aprendizaje y los efectos relacionados con la memoria del síndrome de Down. "El síndrome de Down es muy complejo. Se necesitan enfoques múltiples", concluye.
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