El primer mapa del cerebro infantil revela ventanas de riesgo para autismo y esquizofrenia

Un consorcio internacional ha publicado el primer borrador del mapa del cerebro humano en desarrollo, desde el embrión hasta la edad adulta. El trabajo, presentado en la revista Nature y coordinado por Tomasz Nowakowski, de la Universidad de California en San Francisco, es el fruto de la Iniciativa BRAIN lanzada por Barack Obama en 2013, que acumula un presupuesto cercano a los 4500 millones de euros. El objetivo: entender cómo una sola célula se transforma en un órgano con 86 000 millones de neuronas y billones de conexiones, y detectar en qué momentos del embarazo se concentra el riesgo de trastornos como el autismo, la esquizofrenia o el déficit de atención.

El desafío ha sido monumental. Hasta ahora, la mayoría de los atlas celulares se habían construido con muestras de adultos. Deanne Taylor, directora de bioinformática del Hospital de Niños de Filadelfia (CHOP), lo comprobó en 2017 cuando asistió a la presentación del Human Cell Atlas, un proyecto que pretendía cartografiar todas las células del cuerpo humano. Los organizadores solo habían considerado estudiar adultos. "Eso encendió mi alarma", cuenta Taylor. "Otra vez". La idea predominante era que los niños son como adultos pequeños, pero no lo son: sus células expresan los genes de forma distinta, y esa diferencia puede provocar respuestas letales a fármacos que los adultos toleran bien.

Taylor movilizó una coalición de hospitales pediátricos y publicó un artículo en 2019 que sentó las bases para estudiar el desarrollo infantil. Su esfuerzo rindió frutos: en 2021, los Institutos Nacionales de Salud (NIH) otorgaron una subvención de 38,5 millones de dólares al proyecto dGTEx, que busca crear la primera base de datos completa de tejido pediátrico sano, a partir de donaciones de cuerpos de niños fallecidos cuyos padres aceptaron cederlos para la ciencia.

El mapa que ahora se publica no se limita a catalogar tipos celulares. Un equipo de investigadores liderado por Aparna Bhaduri, también de la UCSF, ha integrado siete conjuntos de datos de expresión génica del córtex humano en desarrollo con 16 de adultos, generando más de 500 redes de coexpresión génica. Estas redes, o metamódulos, describen los programas moleculares que dirigen la especificación de los subtipos de neuronas durante la neurogénesis. Los investigadores validaron sus hallazgos en tejido cerebral humano primario y, mediante organoides corticales —los llamados quimeroides—, demostraron que dos factores de transcripción, FEZF2 y TSHZ3, son necesarios para que un metamódulo específico active la generación de neuronas de capa profunda. TSHZ3, además, está asociado a trastornos del neurodesarrollo. Los autores del estudio señalan que estas redes de coexpresión representan un recurso para entender cómo surgen los distintos tipos de neuronas y cómo fallan en enfermedades.

Nowakowski, que creció en Gdansk, la misma ciudad del cartógrafo lunar Johannes Hevelius, compara su trabajo con los primeros mapas de la Luna. "La llegada del ser humano a la Luna no habría ocurrido sin un mapa de la superficie lunar. Todos los grandes avances comenzaron con mapas precisos", afirma. Los datos revelan que durante el desarrollo fetal las células son extraordinariamente flexibles, capaces de transformarse en distintos tipos. Esa flexibilidad también es su punto débil.

Los investigadores han identificado un tipo de célula progenitora, presente en el segundo trimestre del embarazo, que puede generar tanto neuronas como oligodendrocitos o astrocitos. Un cáncer cerebral incurable, el glioblastoma, posee células similares a este progenitor, lo que abre una pista sobre el origen de este tumor. Los genes implicados en autismo y esquizofrenia, además, se activan con mayor intensidad al final de la gestación, justo en las etapas que más difieren de lo que ocurre en ratones y otros animales de laboratorio.

Para las empresas y centros de investigación en América Latina, estos hallazgos tienen implicaciones concretas. La región enfrenta una prevalencia creciente de trastornos del neurodesarrollo, pero carece de biobancos pediátricos con la escala y calidad de dGTEx. El mapa de Nowakowski y Taylor demuestra que sin muestras locales de tejido infantil —obtenidas bajo estrictos protocolos éticos y de consentimiento informado— cualquier modelo de enfermedad basado exclusivamente en datos de adultos corre el riesgo de ser incompleto. La inversión en infraestructura de recolección y secuenciación de muestras pediátricas, aunque costosa, podría ser la diferencia entre diagnósticos tempranos y tratamientos tardíos. Como advierte Taylor, "necesitamos modelos sanos de desarrollo infantil". Sin ellos, la medicina de precisión seguirá siendo, en gran parte, medicina de adultos.