Revolucionarios cambios en el cerebro humano entre los 50 y 75 años

Investigadores del New York Genome Center encontraron que el cerebro humano comienza a experimentar cambios profundos en la regulación de su genoma a partir de la mediana edad. Este descubrimiento podría ayudar a entender por qué la edad es el principal factor de riesgo para condiciones neurodegenerativas como el Alzheimer.

En un estudio publicado en Science, los científicos utilizaron avanzadas técnicas de análisis celular para examinar la regulación genética y la organización tridimensional del genoma en células individuales del hipocampo humano, una región del cerebro esencial para el aprendizaje y la memoria. Al analizar muestras de adultos de diversas edades, el equipo logró crear una de las imágenes más detalladas sobre cómo cambia la regulación del genoma a medida que el cerebro envejece.

Transformaciones en las células inmunitarias del cerebro

Uno de los cambios más notables se observó en las microglías, las células inmunitarias que ayudan a mantener y proteger el cerebro. Entre los 50 y 75 años, los investigadores encontraron una disminución drástica de las microglías que se originan durante el desarrollo embrionario, siendo reemplazadas por células con características moleculares similares a las de las células inmunitarias presentes en la sangre.

Este resultado desafía la creencia de que las microglías establecidas en el desarrollo permanecen en el cerebro durante toda la vida. Las nuevas células microglia-like mostraron también firmas inflamatorias más fuertes, lo que plantea la posibilidad de que contribuyan a la inflamación crónica en el cerebro envejecido.

Además, se detectó una disminución considerable en las poblaciones celulares que ayudan a mantener la barrera hematoencefálica, un mecanismo protector que resguarda al cerebro de sustancias potencialmente dañinas que circulan en el torrente sanguíneo.

"Las microglías son fundamentales para mantener la homeostasis cerebral", expresó Bing Ren, director científico del estudio. "Cuando estas células no cumplen con sus funciones de limpieza, se acumulan materiales tóxicos que pueden desencadenar procesos inflamatorios que contribuyan a enfermedades neurodegenerativas".

La estructura tridimensional del genoma también se deteriora con la edad

Los cambios no se limitaron a las células inmunitarias. En varios tipos de células cerebrales, los investigadores observaron una erosión general de la arquitectura tridimensional del genoma. Dentro de una célula, el ADN no se empaqueta aleatoriamente en el núcleo; se pliega en una estructura tridimensional altamente organizada que ayuda a controlar qué genes se activan o desactivan. Los científicos encontraron que esta organización se volvió menos ordenada con la edad, sugiriendo que el deterioro de la estructura del genoma podría ser una característica fundamental del envejecimiento cerebral.

"Este trabajo representa un avance importante en la comprensión de cómo el envejecimiento reconfigura el genoma humano en las células del cerebro", afirmó Nathan Zemke, director de Genómica de Células Únicas en el Centro de Epigenómica de la UC San Diego. "Estos hallazgos demuestran la necesidad crítica de estudiar la regulación genética y la organización del genoma para obtener una comprensión mecanicista del proceso de envejecimiento".

El envejecimiento puede implicar una remodelación coordinada

Los hallazgos sugieren que el envejecimiento cerebral es más complejo que un simple y constante declive. En cambio, parece que múltiples sistemas cambian en conjunto, incluyendo células inmunitarias, vasos sanguíneos, neuronas y la organización del genoma.

"Este estudio revela que el envejecimiento no es simplemente un declive gradual, sino que implica una remodelación coordinada y dinámica de los sistemas inmunitarios, vasculares y neuronales. Estos hallazgos abren la puerta a identificar nuevos objetivos terapéuticos destinados a preservar la integridad de los circuitos y la función cerebral a lo largo de la vida", concluyó Xiangmin Xu, profesor y director del Centro de Mapeo de Circuitos Neurales en la Universidad de California, Irvine.

Parte de un esfuerzo de mapeo genómico de una década

La investigación es uno de los seis artículos publicados en Science a través del programa 4D Nucleome de los Institutos Nacionales de Salud. Esta iniciativa de una década fue creada para mapear cómo se organiza el genoma en el espacio y cómo esa organización cambia con el tiempo. Entre 2015 y 2025, el programa 4D Nucleome reunió equipos de investigación interdisciplinarios de todo Estados Unidos para investigar cómo la disposición espacial del genoma influye en los procesos biológicos. Juntos, estos estudios crean un nuevo recurso importante para los investigadores y ofrecen nuevas oportunidades para investigar cómo los cambios en la organización del genoma contribuyen al desarrollo, envejecimiento y enfermedades, incluyendo trastornos neurodegenerativos.