La imagen más detallada del Alzheimer hasta la fecha

De acuerdo a cifras de la Organización Mundial de la Salud, a nivel global cerca de 55 millones de personas padecen Alzheimer, una enfermedad que afecta en España a casi un millón. El problema es que existen muy pocos tratamientos aprobados que puedan retardar la progresión de la enfermedad. Para tratar de abordar esta enfermedad, un equipo de científicos del MIT ha realizado el análisis más amplio hasta el momento de los cambios genómicos, epigenómicos y transcriptómicos que ocurren en cada tipo de célula en el cerebro de los pacientes con Alzheimer.

En una serie de artículos publicados en Cell, los autores muestran cómo han utilizado más de 2 millones de células de más de 400 muestras de cerebro post mortem para analizar cómo se altera la expresión genética a medida que avanza el Alzheimer. También rastrearon cambios en las modificaciones epigenómicas de las células, que ayudan a determinar qué genes están activados o desactivados en una célula en particular. En conjunto, estos enfoques ofrecen la imagen más detallada hasta el momento de los fundamentos genéticos y moleculares del Alzheimer.

Los estudios fueron dirigidos por Li-Huei Tsai, director del Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria del MIT, y Manolis Kellis, profesor de informática en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT.

"Lo que nos propusimos hacer fue combinar nuestra experiencia computacional y biológica y observar imparcialmente el Alzheimer a una escala sin precedentes en cientos de personas, algo que nunca antes se había hecho", explica Kellis en un comunicado.

Hasta ahora, muchos esfuerzos para desarrollar medicamentos para la enfermedad de Alzheimer se han centrado en las placas amiloides que se desarrollan en el cerebro de los pacientes. En esta serie de estudio, sin embargo, el equipo del MIT buscó descubrir otros enfoques posibles analizando los impulsores moleculares de la enfermedad, los tipos de células más vulnerables y las vías biológicas subyacentes que impulsan la neurodegeneración.

Para medir esos cambios, los investigadores utilizaron una técnica llamada ATAC-Seq, que mide la accesibilidad de sitios en todo el genoma con resolución unicelular, básicamente analiza nuestro ADN célula a célula. Al combinar estos datos con datos de secuenciación de ARN unicelular, los investigadores pudieron vincular la información sobre cuánto se expresa un gen con datos sobre qué tan accesible es ese gen. También podrían comenzar a agrupar genes en circuitos reguladores que controlen funciones celulares específicas, como la comunicación sináptica, la forma principal en que las neuronas transmiten mensajes por todo el cerebro.

En sus conclusiones, los autores señalan que los hallazgos plantean la posibilidad de buscar formas de mejorar la capacidad de reparación del ADN de las neuronas como una manera de frenar la progresión de la enfermedad de Alzheimer. Además, el laboratorio de Kellis ahora espera utilizar algoritmos de inteligencia artificial, como modelos de lenguaje de proteínas, redes neuronales gráficas y modelos de lenguaje grandes, para descubrir fármacos que podrían apuntar a algunos de los genes clave que los investigadores identificaron en estos estudios.

En el estudio destacan que también esperan que otros científicos utilicen sus datos genómicos y epigenómicos: “Queremos que el mundo utilice estos datos – concluye Kellis -. Hemos creado informes en línea donde las personas pueden interactuar con los datos, acceder a ellos, visualizarlos y realizar análisis sobre la marcha".