En concreto, los investigadores han convertido células de piel de los pacientes en neuronas para descubrir qué es lo que falla en el cerebro con el síndrome de Timothy. Los niños afectados por este trastorno a menudo muestran síntomas del espectro autista, junto con una amplia constelación de problemas físicos.
Las anomalías incluyen cambios en la composición de las células en la corteza cerebral, la estructura más grande del cerebro en los seres humanos, y de las neuronas que segregan dos mensajeros químicos claves. Por otro lado, las neuronas que realizan conexiones de larga distancia entre los hemisferios del cerebro tienden a ser escasas.
La mayoría de los pacientes con síndrome de Timothy cumplen los criterios diagnósticos de un trastorno del espectro autista. Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los casos de autismo, síndrome de Timothy es conocido por ser causado por una mutación genética única.
"El estudio de las consecuencias de una única mutación, en comparación con múltiples genes con pequeños efectos, simplifica enormemente la tarea de precisar los mecanismos causales de la enfermedad", explica el doctor Ricardo Dolmetsch, de la Universidad de Stanford, quien dirigió el estudio.
"A diferencia de la investigación con animales, la tecnología de vanguardia empleada en este estudio ha permitido identificar los defectos moleculares en las células en el propio cerebro de un paciente", afirma el coautor del estudio Thomas R. Insel.
Antes de este estudio, los investigadores sabían que el síndrome de Timothy era provocado por un error minúsculo en el gen que codifica una proteína que forma un canal de calcio en las membranas celulares.
La mutación se produce por un exceso de calcio en las células, provocando una serie reveladora de anomalías en todo el cuerpo. Un buen funcionamiento del canal de calcio es conocido por ser particularmente crítico para el ritmo cardíaco adecuado --muchos pacientes mueren en la infancia debido a las arritmias--, pero su papel en las células cerebrales, hasta ahora, no se entendía tan bien.
Para obtener más información, Dolmetsch y sus colaboradores utilizaron una nueva tecnología llamada células madre pluripotentes inducidas (CMPi, por sus siglas en inglés); mediante la que se convierten, primero, células de la piel de pacientes con el síndrome de Timothy, en células madre, y para luego diferenciar estas células en neuronas.
Los resultados confirmaron que la técnica puede revelar defectos en la diferenciación neuronal. En comparación con los controles, menos neuronas de pacientes con Síndrome de Timothy se convirtieron en neuronas de las capas inferiores de la corteza, en cambio, se convirtieron en más neuronas de la capa superior.
Las células de la capa inferior que se mantuvieron fueron más propensas a proyectarse hacia las áreas por debajo de la corteza cerebral. Por el contrario, hubo menos neuronas de lo normal equipadas para formar una estructura llamada cuerpo calloso, la cual permite que la comunicación sea posible entre los hemisferios izquierdo y derecho.
Los mecanismos identificados en este estudio pueden convertirse en objetivos potenciales para el desarrollo de nuevas terapias para el síndrome de Timothy, y también pueden proporcionar información sobre las bases neurales de los déficits en otras formas de autismo.
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