Un defecto en las células madre puede contribuir a déficits cognitivos asociados con el síndrome de Down

14-16/09/2013 - E.P.

Los defectos en el crecimiento de células madre y la autorrenovación pueden ser aplacados mediante la reducción de la expresión de un solo gen en el cromosoma 21

Los problemas de aprendizaje y físicos que afectan a las personas con síndrome de Down pueden ser debidos, al menos en parte, a un defecto en la regulación de las células madre en todo el organismo, según concluyen investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, en Palo Alto, California, Estados Unidos.
Este hallazgo, publicado en Nature, supone la primera vez que se relacionan las células madre y el síndrome de Down y aborda algunos misterios acerca de la enfermedad. Aunque el gen, llamado Usp16, es poco probable que sea el único contribuyente a la enfermedad, la conclusión de esta investigación plantea la posibilidad de una eventual terapia basada en la reducción de su expresión.
"Parece que hay defectos en las células madre en los tejidos que hemos probado, incluyendo el cerebro. Creemos que la sobreexpresión de Usp16 es un importante contribuyente a los déficits neurológicos observados en el síndrome de Down", subrayó Michael Clarke, profesor de Biología del Cáncer en Stanford. Los investigadores realizaron sus estudios tanto en células de de modelos experimentales como humanas.
"Conceptualmente, este estudio sugiere que las estrategias basadas en fármacos para frenar la tasa de utilización de células madre podría tener profundos efectos en la función cognitiva, el envejecimiento y el riesgo para la enfermedad de Alzheimer en personas con síndrome de Down", según Craig Garner, codirector del Centro para la Investigación y Tratamiento del Síndrome de Down y profesor de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de Stanford.
El síndrome de Down, causado por una copia adicional del cromosoma 21, afecta a cerca de 400.000 personas en Estados Unidos y 6 millones en todo el mundo, provocando problemas físicos y cognitivos. Si bien muchos de los problemas físicos, como vulnerabilidad a problemas de corazón, ahora pueden ser tratados, no existen tratamientos para la deficiente función cognitiva, pero los nuevos hallazgos de este estudio sugieren respuestas a muchos misterios de esta enfermedad, como por qué las personas con síndrome de Down parecen envejecer más rápido y presentan la enfermedad de Alzheimer de forma precoz.
"El hecho de que las personas con síndrome de Down tienen tres copias del cromosoma 21 y el gen Usp16 acelera la velocidad a la que las células madre se utilizan durante el desarrollo temprano, lo que probablemente agota grupos de células y deteriora la regeneración de los tejidos en los adultos con síndrome de Down. Como resultado, sus cerebros envejecen más rápido y son susceptibles a la aparición temprana de trastornos neurodegenerativos", destacó Garner.
Los investigadores no limitaron sus estudios a modelos experimentales, sino que también investigaron el efecto de la sobreexpresión de Usp16 en las células humanas y encontraron que la presencia de un exceso de Usp16 en las células de la piel provocó que crecieran más lentamente. Además, las células progenitoras neuronales eran menos capaces de formar ovillos de células llamadas neuroesferas.
Por el contrario, la reducción de Usp16 en la piel y las células progenitoras neuronales en personas con síndrome de Down permitió que las células, que por lo general proliferan lentamente, asuman los patrones de crecimiento normales. Según Clarke, reducir la expresión de Usp16 aporta un rescate sin ambigüedades a nivel de células madre.
Los científicos detectaron que Usp16 tenía otra propiedad interesante, que se encuentra en el cromosoma 21 en los seres humanos, lo que les llevó a analizar su posible relación con el síndrome de Down. Garner suplió dos modelos experimentales comúnmente utilizados para estudiar la enfermedad: uno, Ts65Dn, tiene tres copias de 132 genes que se encuentran en el cromosoma humano 21, incluyendo Usp16; y el segundo, Ts1Cje, posee tres copias de 79 genes de los cromosomas pero sólo dos copias de Usp16.
Un equipo de investigadores en el laboratorio de Cheshier descubrió que las células madre neurales de Ts65Dn eran menos capaces de auto-renovarse y crecer normalmente que las células de los Ts1Cje. La reducción de la expresión de Usp16 en las células de Ts65Dn a niveles más normales en gran medida corrigió estos defectos funcionales.
Los investigadores crearon una nueva cepa Ts65Dn en la que una de las tres copias de Usp16 fue mutada, lo que permitió normalizar el nivel de expresión de ese gen, sin afectar a la sobreexpresión de los otros 131 genes triplicados en estos ratones. Las células progenitoras nerviosas de estos roedores eran igual de capaces que las células normales de formar neuroesferas.