¿Qué nos puede enseñar un gusano acerca del autismo?

¿Qué nos puede enseñar un gusano acerca del autismo?

Déjenme antes de nada presentarles al gusano en cuestión. Este es Caenorhabditis elegans:

C. elegans es un gusano diminuto del suelo (1 milímetro de longitud) que pertenece a la clase de los nematodos o gusanos redondos. Se alimenta de microorganismos y micronutrientes. Muchas de las personas interesadas por la ciencia habrán oido hablar de él por ser el primer organismo pluricelular cuyo genoma completo fue publicado en 1998.

Como se observa en la foto (1), su cuerpo es transparente, lo que permite al observador familiarizado poder visualizar todas sus células, órganos y sistemas. Tiene un ciclo de vida muy rápido (de 2 a 3 semanas) y cada individuo llega a poner entre 200 y 300 huevos.

Estas características llevaron al Dr. Sydney Brenner, un reputado biólogo de la Medical Research Council Unit de Cambridge a introducir en su laboratorio a C. elegans como modelo de investigación a principios de los 60. No se equivocaba en su elección: en 2002 compartiría el Premio Nobel de Fisiología o Medicina con Sydney Brenner y H. Robert Horvitz por sus investigaciones con el nematodo.

C. elegans ha sido ampliamente utilizado para estudiar conceptos fundamentales de la genética del desarrollo y del sistema nervioso. Llama la atención que su genoma guarda una gran similitud con el genoma humano. Se estima que un 70-80% de sus genes tienen homología (similitud) con genes humanos (2) y en muchos casos se espera que también su función sea similar.

Este es el caso de un gen llamado NLGN1 (neuroliguina-1) que tiene una función importante en la comunicación entre neuronas en el ser humano. Cuando hay defectos en el funcionamiento de este gen se producen problemas de autismo y/o retraso mental. Recientemente, el grupo de investigación en Genética y Enfermedades del Comportamiento del Instituto Maimónides de Investigación Biomédica de Córdoba (IMIBIC), liderado por el Dr. Manuel Ruiz Rubio, ha demostrado que la función del gen NLGN1 es similar en el gusano y en el ser humano (3).

En el siguiente vídeo vemos un gusano sano o silvestre que se mueve en busca de alimento. Al llegar a la zona naranja, que representa un medio inhóspito (por la alta concentración de azúcar fructosa), el nematodo es capaz de sentir el medio externo y vuelve hacia atrás para alejarse de esa zona de peligro.

Lo que se ve a continuación es realmente sorprendente. Cuando se elimina el gen NLGN1, el gusano pierde la capacidad de sentir el medio inhóspito y continúa moviéndose a través del anillo de fructosa.

El gusano ha perdido parte de su capacidad sensorial. No siente la alta concentración de azúcar y se adentra en la zona peligrosa. Esta situación puede revertirse si al gusano mutado se le suministra el gen ngl-1 humano. Así, los genes ngl-1 humano y de C. elegans tienen funciones similares relevantes para el funcionamiento correcto del sistema nervioso.

El Dr. Manuel Ruiz comenzó a trabajar con C. elegans en el año 2008 por el gran potencial del gusano como herramienta para el estudio de diversos síndromes del comportamiento humano.

Ante la pregunta de cómo de cerca estamos de entender la base genética de un síndrome tan complejo como el autismo, el Dr. Manuel Ruiz se muestra cauto pero optimista. La comunidad científica está acotando el número de genes asociados con los trastornos del comportamiento más comunes.

Un reciente estudio en la prestigiosa revista científica The Lancet realizado con más de 33.000 individuos muestra que enfermedades mentales como el autismo, el Trastorno por Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH), la depresión, el trastorno bipolar o la esquizofrenia pueden compartir factores de riesgo genéticos (4). El Dr. Ruiz ya ha identificado los genes candidatos en C. elegans y quiere estudiar su papel en el comportamiento del gusano.

El reto ahora, precisa, será determinar no sólo el papel de estos genes implicados en el comportamiento sino cómo se relacionan entre sí y como influyen los factores ambientales en su funcionamiento dentro del sistema nervioso.

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(1) Kipreos (2005). Nature Reviews Molecular Cell Biology, 6, 766-776.

(2) http://www.wormclassroom.org/short-history-c-elegans-research

(3) Calahorro and Ruiz-Rubio (2012). PLoS One. 2012;7(6):e39277.

(4) http://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736%2812%2962129-1/abstract

Los dos videos mostrados han sido proporcionados por el Dr. Manuel Ruiz Rubio, Catedrático del Departamento de Genética de la Universidad de Córdoba.