Investigadores del Center for Regenerative Therapies Dresden y de la Universidad Técnica de Dresde (TUD) han identificado casi 600 secuencias de ADN reguladoras que son más activas en las células madre neurales humanas que en células comparables de chimpancés y gorilas. Los hallazgos ofrecen una explicación de cómo el neocórtex humano produce una población mayor de neuronas a pesar de la estrecha similitud entre los genomas codificantes de los grandes simios.
El equipo cultivó organoides cerebrales tridimensionales a partir de células madre pluripotentes inducidas obtenidas de humanos, chimpancés y gorilas. Estos modelos permitieron a los investigadores examinar el desarrollo neural temprano, una etapa que no puede estudiarse directamente utilizando tejido cerebral embrionario protegido de grandes simios.
El estudio se centró en la glía radial basal, células progenitoras neurales que contribuyen al desarrollo del neocórtex. En lugar de encontrar muchos genes codificantes de proteínas exclusivamente humanos, los investigadores observaron diferencias en la actividad de genes compartidos. Las secuencias de ADN identificadas actúan como potenciadores, regulando con qué intensidad se expresan los genes en las células madre neurales humanas.
Muchos de los genes afectados intervienen en el citoesqueleto y en la estructura celular. Su mayor actividad promueve extensiones largas y ramificadas en las células madre neurales. Estas extensiones pueden permitir que las células progenitoras reciban más señales de su entorno celular circundante, ayudándolas a conservar su capacidad de dividirse y retrasando la diferenciación prematura.
Los investigadores pusieron a prueba este mecanismo reduciendo la actividad de dos genes regulados por estos interruptores, FAM107A y CNGA3, en organoides cerebrales humanos. Las células madre neurales se volvieron menos ramificadas y mostraron una proliferación reducida, produciendo finalmente menos neuronas. Los resultados vinculan la morfología de las células con su capacidad para mantener la neurogénesis.
El estudio respalda la idea de que la evolución del cerebro humano implicó cambios en la regulación génica, en lugar de la invención completa de nuevos genes. Desde esta perspectiva, los humanos y los demás grandes simios utilizan en gran medida la misma maquinaria biológica, pero los elementos reguladores ajustan esa maquinaria de manera diferente durante el desarrollo.
La investigación se publicó en Nature Communications con el título “Human-specific morphoregulatory signatures in basal radial glia characterise neocortex evolution”.
Fuentes: Neuroscience News.