Los investigadores del Instituto Salk para Estudios Biológicos comenzaron con células de la piel tomadas de pacientes esquizofrénicos, que se reprogramaron para crear células madre pluripotentes inducidas (iPS)—células adultas que han sido transformadas química o genéticamente en células madre capaces de dar origen a cualquier tipo de tejido. Luego hicieron que esas células se diferenciaran en neuronas. Los científicos encontraron que, en comparación con las sanas, las neuronas enfermas hacían menos conexiones con otras neuronas—un problema que la medicación contra la esquizofrenia podría aliviar.
El estudio es uno de varios estudios recientes que muestran que las células iPS derivadas de pacientes con enfermedades específicas podrían proporcionar una nueva visión de las enfermedades complejas. Los estudios previos sobre neuronas derivadas de iPS se han centrado en enfermedades con mutaciones genéticas específicas, y aquellas que se desarrollan en la primera infancia.
La esquizofrenia, sin embargo, es una enfermedad más compleja. Tiene tanto orígenes genéticos como ambientales, y con frecuencia se desarrolla en la adolescencia o edad adulta temprana. "Este trabajo abre la posibilidad de que incluso las enfermedades psiquiátricas puedan ser potencialmente investigadas usando estos modelos celulares", afirma Kwang-Soo Kim, científico de células madre en el Hospital McLean y la Escuela Médica de Harvard, que no participó en el estudio.
Fred Gage, neurocientífico y director del estudio del Instituto Salk, afirma que gran parte de lo que se conoce acerca de las diferencias en los cerebros de los pacientes con esquizofrenia proviene del examen del tejido cerebral después de la muerte. Los científicos también pueden utilizar modelos animales diseñados para imitar algunos de los cambios genéticos vinculados a la enfermedad para estudiar el impacto de estas mutaciones, aunque estos modelos no reflejan la complejidad de la esquizofrenia.
No obstante, con las neuronas creadas a partir de células de piel reprogramadas, afirma Gage, "la ventaja es que podemos observar por primera vez neuronas vivas de pacientes que padecen la enfermedad".
Los investigadores utilizaron células de la piel tomadas de cuatro pacientes con esquizofrenia para crear células iPS, que luego se diferenciaron en neuronas. Compararon estas células con neuronas derivadas de personas sin la enfermedad.
Después de infectar las células con un virus modificado de la rabia y ver la propagación del virus de célula a célula, los investigadores encontraron que las células de las personas con esquizofrenia formaban menos conexiones entre sí, y cometían menos proyecciones para llegar a otras células. Los investigadores también realizaron un análisis de la actividad de los genes en las células, y se identificaron casi 600 genes con una actividad diferente de las células tomadas de personas sin esquizofrenia. Sólo una cuarta parte de estos 600 genes ya habían sido identificados en los estudios de tejido postmortem.
Posteriormente, el equipo analizó cinco conocidos fármacos para la esquizofrenia para ver si podían restaurar la conectividad de las células. Después de tres semanas de tratamiento, sólo un medicamento, la loxapina, mejoró la conectividad en todas las células de los pacientes. Gage asegura que las células podrían incluso ser utilizadas para probar cómo los pacientes individuales pueden responder a tratamientos específicos.
"Este estudio muestra que las células iPS podrían ser modelos muy útiles para estudiar estas enfermedades a nivel celular y molecular", afirma Kim. Sin embargo, sigue habiendo dudas sobre la fidelidad con que estas células representan a las neuronas en los cerebros vivos. Él señala que la investigación debería centrarse más en la creación de células iPS usando nuevas técnicas que no alteren las células genéticamente, y después diferenciarlas en más tipos específicos de neuronas.