Déficit de inteligencia: Conclusión del ratón al ser humano
Los investigadores crean un modelo animal para estudiar las deficiencias del anclaje del GPI
La inteligencia disminuida, los trastornos del movimiento y los retrasos en el desarrollo son típicos de un grupo de enfermedades raras que pertenecen a las deficiencias de anclaje del GPI. Investigadores de la Universidad de Bonn y del Instituto Max Planck de Genética Molecular utilizaron métodos de ingeniería genética para crear un ratón que imita muy bien a estos pacientes. Los estudios en este modelo animal sugieren que en las deficiencias de anclaje de GPI, una mutación genética afecta la transmisión de los estímulos en las sinapsis del cerebro. Esto puede explicar las deficiencias asociadas con la enfermedad.
Hipocampo: En los ratones transgénicos (Pigv341E; derecha) hay menos vesículas (verde) en las que se almacenan los neurotransmisores que en los animales de control (izquierda). Esto podría ser responsable del defecto sináptico.
© Miguel Rodriguez de los Santos
Así como los barcos anclan al fondo del mar en las tormentas y las olas, las anclas GPI (GPI = glicosilfosfatidilinositol) aseguran que las proteínas especiales puedan mantenerse en el exterior de las células vivas. Si el ancla GPI no funciona correctamente debido a una mutación genética, la transmisión de la señal y el transporte entre las células se ven interrumpidos. "Las deficiencias del ancla GPI comprenden un grupo de enfermedades raras que causan principalmente déficits intelectuales y retrasos en el desarrollo", explica el Prof. Dr. Peter Krawitz del Instituto de Estadística Genómica y Bioinformática del Hospital Universitario de Bonn, que comenzó su investigación en la Charité - Universitätsmedizin Berlin y la continuó en el Hospital Universitario de Bonn. Alrededor de 20 a 30 genes pueden ser alterados en la deficiencia de anclaje del GPI.
Una mutación en el gen PIGV fue encontrada en la mayoría de los pacientes europeos. Codifica una enzima de gran importancia para la síntesis del ancla GPI. Utilizando las tijeras para genes CRISPR-Cas9, los investigadores y sus colegas del Instituto Max-Planck de Genética Molecular de Berlín modificaron el gen PIGV en ratones basándose en un modelo de los pacientes. "Extensas pruebas de comportamiento han demostrado que este modelo de ratón refleja muy de cerca la enfermedad observada en los humanos", dice Miguel Rodríguez de los Santos del Instituto de Genética Médica y Genética Humana de la Charité. Ha estado trabajando con el Prof. Krawitz durante años y ahora continúa su investigación en el Hospital Universitario de Bonn.
¿Qué tan similar es el ratón a los pacientes humanos?
Las pruebas de comportamiento en los ratones genéticamente modificados se llevaron a cabo en cooperación con los científicos del "Animal Outcome Core Facility" del Grupo de Excelencia NeuroCure de la Charité. Los animales mostraron déficits cognitivos, al igual que los pacientes. Por ejemplo, mostraron una orientación espacial significativamente peor que los ratones sin esta mutación y mostraron un comportamiento social alterado. "Eran particularmente sociables, lo cual es algo que no esperábamos", informa Rodríguez de los Santos.
La investigación reveló que los pacientes con deficiencias en el anclaje del GPI también exhiben esta sociabilidad en algunos casos. Los ratones alterados por el PIGV también mostraron desviaciones en el ritmo día-noche. "Este síntoma hasta ahora no parece ser relevante, pero ciertamente se describe en los pacientes", dice Krawitz. "Ahora tenemos el raro caso de que la gran similitud de un modelo de ratón nos permite inferir y reevaluar los síntomas de los pacientes a la inversa."
Las desregulaciones en el hipocampo
Los investigadores sabían por estudios preliminares que el hipocampo juega un papel importante en las deficiencias de anclaje del GPI. Esta estructura cerebral, que se asemeja a la forma de un caballito de mar, permite el acceso a los recuerdos. Los investigadores estudiaron células de microglia y neuronas subiculares del hipocampo de ratones modificados genéticamente. Las células de microglia son células inmunes del cerebro que defienden a los intrusos. Las neuronas subiculares también son responsables de la recuperación de la memoria. "Muchos genes de estos dos tipos de células fueron mal regulados", dice Rodríguez de los Santos. Esto podría explicar por qué los ratones mostraron problemas de orientación en las pruebas.
Los investigadores del Centro de Investigación de Neurociencias de la Charité estudiaron los campos eléctricos en el hipocampo de los ratones modificados genéticamente. "Esto demostró que la transmisión de los estímulos en las sinapsis se veía afectada", dice Krawitz. Los resultados del modelo animal sugieren que los déficits intelectuales encontrados en los pacientes pueden estar relacionados con este defecto de la sinapsis. Junto con los colegas involucrados en la investigación de la epilepsia translacional en el Hospital Universitario de Bonn bajo la dirección del Prof. Dr. Albert Becker, los investigadores también descubrieron que los ratones transgénicos tienen una mayor susceptibilidad a la epilepsia. Otra similitud con los humanos: Aproximadamente el 70 por ciento de los pacientes con deficiencias de anclaje de GPI desarrollan epilepsia, de nuevo posiblemente causada por un defecto de la sinapsis. Krawitz: "Estas observaciones y nuestro modelo de ratón abren posibilidades completamente nuevas para seguir investigando en esta dirección".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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