Por qué la iniciativa Brain Project es un hito en la neurociencia
El atlas más grande y detallado del cerebro realizado por un consorcio de científicos se compara por su magnitud con la secuenciación del genoma humano. Sus hallazgos permiten una mayor comprensión de su funcionamiento, del origen de las enfermedades y abren el camino a nuevos tratamientos. La opinión de cinco expertos a Infobae.
Una excelente noticia dieron recientemente un grupo de científicos internacionales al presentar el atlas más grande de células cerebrales humanas realizado hasta el momento: se trata de un mapa de la composición genética, celular y estructural del cerebro humano y del cerebro de primates no humanos.
Los estudios son fruto del trabajo de los científicos en la llamada Iniciativa BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies, en español Investigación del cerebro mediante el avance de neurotecnologías innovadoras) y la Red de Censo Celular (Cell Census Network, BICCN), un grupo de 10 institutos y centros de Estados Unidos y Europa que desde 2014 ha estado trabajando en la caracterización de los tipos celulares, y sus funciones, en los cerebros de humanos, de primates no humanos y de roedores. Sus objetivos son generar, mapear y compartir estos datos con la comunidad.
El trabajo, publicado en un paquete de 24 artículos en Science, Science Advances y Science Translational Medicine, ayudará al estudio de las enfermedades, la cognición y lo que nos hace humanos, entre otras cosas, dijeron los autores.
Qué significa este avance para la neurociencia
Los investigadores han caracterizado en BRAIN más de 3.000 tipos de células del cerebro humano, lo que ha revelado características que distinguen a los humanos de otros primates. Los científicos prevén que la identificación de células cerebrales con tanto detalle permitirá señalar los tipos celulares más afectados por mutaciones específicas que provocan enfermedades neurológicas.
En relación a este tema, la opinión de la doctora Schottlaender es que conocer la composición cerebral a nivel celular y molecular permite comprender la funcionalidad de cada molécula humana en la salud y es el primer paso hacia el desarrollo de blancos terapéuticos en la enfermedad.
“En el pasado, la principal fuente de conocimiento médico se basaba en modelos de enfermedad; sin embargo proyectos como Genoma Humano en medicina genómica y BRAIN Initiative en neurociencias, son estrategias de estudio libres de hipótesis con el objetivo de generar conocimiento que, por un lado, es de una precisión y especificidad a nivel celular y molecular inéditos, pero a la vez permiten desafiar su estudio con hipótesis e investigaciones de lo más diversas de las cuales tal vez hoy todavía no somos capaces de tomar dimensión”, destacó la neuróloga.
Por su parte, Fernández Suárez explicó que existe una brecha enorme entre el conocimiento del cerebro y la manifestación de gran número de enfermedades, en especial los trastornos del neurodesarrollo y las enfermedades neurodegenerativas que siguen siendo una incógnita. “Cuando una persona sufre algún trastorno en este sentido o una enfermedad de tipo psiquiátrico, las imágenes habituales, como las resonancias magnéticas, incluso las más avanzadas como los electroencefalogramas o mapeos cerebrales, no evidencian una alteración, y son las manifestaciones, los síntomas, y la historia del paciente las que siguen siendo la guía principal para el diagnóstico y el tratamiento”, dijo Suárez.
El médico señaló: “Puede ser determinante conocer qué genes y qué moléculas expresadas en el cerebro determinan que una neurona evolucione y se desarrolle en un sentido y no en otro, que ciertos grupos de neuronas estén conectados de una manera y no de otra. Claramente, esto establece un escalón en el cual pueden pisar más sólidamente, empezar a tomar esta información y profundizar en las investigaciones”.
Para el doctor Hernán Pavón: “Seguramente el descubrimiento de nuevos tipos de células cerebrales permitirá un mejor conocimiento de los mecanismos de producción de enfermedades. Se está avanzando mucho en el papel que juegan las células de sostén (células de la glía) en el desarrollo de enfermedades neurológicas”.
Para el doctor Sevlever, “el cerebro es como varios órganos dentro de uno solo y los tipos celulares diferentes tienen funciones distintas que son esenciales como el movimiento, el pensamiento, la memoria, el lenguaje, el razonamiento, etc. Además, desde el punto de vista patológico, poseen sensibilidades o vulnerabilidades diferentes a distintas enfermedades. Por ejemplo, la enfermedad de Parkinson afecta a las células dopaminérgicas; la enfermedad de Alzheimer a las neuronas corticales, empezando por el área entorrinal, y otras patologías que tienen lugares específicos de comienzo que son los que definen la clínica y la manera que conocemos estas enfermedades”, indicó el médico.
Y agregó: “Otro descubrimiento que han realizado estos científicos tiene que ver con el desarrollo, con la explicación acerca de las áreas mutacionales que nos convierten en humanos porque comparan un atlas del cerebro de animales, de mamíferos y de ratones con el atlas del cerebro humano y dan cuenta de algo que ya conocíamos pero que es distinto. Y que tiene que ver con la corteza cerebral, las capas más superficiales externas que son enormemente evolucionadas y que probablemente han sido objeto de distintas mutaciones que nos convirtieron en humanos y nos diferencian de los animales”
Por qué conocer estos datos del cerebro humano
Para la doctora Schottlaender conocer estos datos del cerebro humano pueden producir avances en el tratamiento de enfermedades mentales como la esquizofrenia o Alzheimer así como su prevención. “Pienso que BRAIN Initiative se está consolidando como una herramienta para comprender la biología celular y molecular del cerebro y esto definitivamente es un gran paso para el desarrollo de terapéuticas de precisión para las enfermedades neurológicas”, afirmó.
Para el doctor Fernández Suárez, las ventajas de conocer estos datos sobre el ser humano se dan a muchos niveles: “No solo desde el conocimiento como especies, sino también en la salud, lo que va a permitir determinar en qué orden los genes se expresan de manera tal vez anormal y provocando enfermedades”.
Y sumó: “Yo creo que también puede tener impacto en el desarrollo tecnológico, porque existe una corriente en lo que es la informática, la electrónica, donde se está intentando reproducir de alguna manera la estructura cerebral por medios artificiales, es decir, copiar nuestro hardware para hacer cerebros artificiales. Y en la medida en que se conozca en más detalle cómo se conectan las neuronas, por qué difieren, también va a avanzar la tecnología y, probablemente, en no muchos años veamos una convergencia entre la biología y la tecnología informática y electrónica, en el sentido de cosas que ya se están trabajando como implantar dispositivos electrónicos en tejidos del sistema nervioso o tratar de interpretar las señales del cerebro a través de dispositivos y de obtener respuestas automáticas a través de los dispositivos externos”.
Además, el médico señaló que si se conoce la secuencia de expresión de los genes, en qué orden se manifiestan, “uno podría llegar a ser más exitoso para obtener tejidos artificiales, es decir, células del sistema nervioso de manera artificial, y que puedan suplir o compensar a las células dañadas. Se ha intentado muchas veces, y se sigue intentando, implantar células madre en el encéfalo, en el cerebro, por ejemplo en enfermedades como el Parkinson o enfermedades de las neuronas motoras y el éxito nunca fue muy importante. Ahora, si uno conoce la secuencia en la que estos genes se expresan, y lo que determina que una neurona evolucione en un sentido y no en otro, claramente va a permitir manipular más eficientemente esas células madre para que lleguen a cumplir el rol que uno desea que cumplan”.
Estos hallazgos pueden ayudar a obtener avances en el tratamiento de enfermedades mentales como la esquizofrenia y el alzheimer, señaló Fernández Suárez “y probablemente también en trastornos del espectro autista, por déficit de atención e hiperactividad, tal vez en enfermedad bipolar y otros trastornos neuropsiquiátricos porque en estos trastornos existe una carga genética importante. Es decir, que los genes y el entorno, ambos, determinan el desarrollo o no, o la magnitud de la afectación, de algunos de estos trastornos. Si uno cuenta con un atlas de cómo los genes y las conexiones se desarrollan en sujetos sanos va a ser mucho más fácil determinar e intervenir en algún punto previo al desarrollo o a la consolidación de estos trastornos”, expresó el médico.
Para el doctor Pavón, “este conocimiento permitiría enfocarse en pensar tratamientos más específicos o dirigidos a las causas primarias en algunas enfermedades neurológicas. Es importante además que la investigación incluye datos sobre primates humanos y no humanos lo cual permite comprender las similitudes y diferencias, que a veces son mínimas pero decisivas en la forma en que se expresan los genes. Este conocimiento es de utilidad para el diseño de terapias específicas y para el conocimiento de los mecanismos evolutivos de la especie, especialmente a nivel de la corteza cerebral. Por otro lado, también pudieron precisar los cambios que ocurren durante el desarrollo en neuronas de áreas específicas del cerebro. Un concepto subyacente a toda esta investigación es el de conectoma, que es la representación funcional y estructural de la conectividad en el sistema nervioso central, particularmente en el encéfalo”.
El doctor Sevlever, agregó: “Sin duda, todo este conocimiento puede producir avances en el tratamiento de enfermedades mentales o cerebrales. Pero al mismo tiempo acá se produce una especie de superposición: que el conocimiento de la biología normal también nos da información y nos permite conocer la biología anormal. Hay una relación. Como conocemos poco del cerebro, pese a lo mucho que creemos saber, el conocimiento de lo normal tiene una implicancia sobre el conocimiento de lo patológico”, subrayó el médico.
Reflexiones finales de los expertos
El atlas celular del cerebro abre nuevas puertas para entender cómo millones de neuronas trabajan de forma conjunta para formar una red que es la base de lo que constituye un ser humano: sus pensamientos, emociones y comportamientos.
Estas son las conclusiones de los especialistas acerca de la magnitud del proyecto BRAIN:
La doctora Lucía Schottlaender expresó que “es un ejemplo de cómo la comunidad científica trabajando en equipo y colaborando puede generar conocimientos que son de vital importancia en el desarrollo de nuevas estrategias preventivas y terapéuticas para enfermedades neurológicas que afectan a gran parte de nuestra población, como son la enfermedad de Alzheimer y de Parkinson”.
Por su parte, para el doctor Pavón, “BRAIN Initiative es un proyecto de investigación desarrollado en EEUU a través de agencias federales como el Instituto Nacional de Salud Mental (NIH) y otras, cuyo objetivo es desarrollar el mapeo de la actividad cerebral, desarrollar tratamientos para ciertas enfermedades neurodegenerativas de alta prevalencia, avanzar en el uso de la inteligencia artificial con estos fines y promover la colaboración científica. En este sentido, no cabe duda, de que estas iniciativas tienen la posibilidad de asignar recursos en forma ordenada y lograr que la investigación básica se pueda dirigir hacia objetivos determinados desde la salud pública”.
Para el doctor Caride, “este esfuerzo comunitario nos asoma a una posibilidad de entender la naturaleza de los procesos nosológicos y a su vez avanzar en el desarrollo de terapias que aquejan a la humanidad”. La Nosología es la parte de la medicina que tiene por objeto describir, diferenciar y clasificar las enfermedades.
De acuerdo al doctor Sevlever, Brain Initiative lleva, como algunos otros desarrollos de este tipo, “el enorme potencial que ha tenido la informática en los últimos tiempos a comprender un órgano que parece diseñado para su análisis con esos recursos, que es la única manera de entender esa complejidad. Las distintas capas de análisis, desde la anatomía estática hasta la funcionalidad, la genómica, la epigenómica y la transcriptómica, integradas en un sistema único en lo normal y en lo patológico y en lo comparativo con animales y humanos, nos brinda un recurso que recién ahora empezamos a entender en términos de su potencialidad. Estoy convencido de que el avance de esta metodología nos va a llevar a comprensiones mucho más profundas del órgano que más humanos nos hace, el cerebro”.
Para Fernández Suárez es muy importante que el Brain initiative está subvencionado por el NIH o sea el Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos, los fondos son distribuidos a los investigadores en distintas partes del mundo. “Cuando se combina esta posibilidad de de subvención pública sobre personas o laboratorios individuales ya sean en universidades públicas o laboratorios privados, se pueden obtener resultados que son realmente relevantes y que provocan saltos en el conocimiento humano y en el bienestar; además, permiten establecer puntos de partida para que otros científicos y laboratorios tomen esa información y continúen en la investigación, pero los pasos iniciales se originaron en el NIH y, si Dios quiere, los beneficios los van a tener todas las personas del mundo”.
Fuente: Infobae
Autorra: Silvia Pardo
Fecha: 22 Oct, 2023 05:01 a.m. ESP
Nota: Instituto Nutrigenómica no se hace responsable de las opiniones expresadas en el presente artículo.
