Investigadores logran revertir la pérdida de memoria en cerebros envejecidos

La pérdida de memoria no necesariamente es un destino inevitable al envejecer. Investigadores de Virginia Tech revelaron que la pérdida de memoria asociada a la edad se origina en cambios moleculares específicos en el cerebro, y que ajustar estos procesos puede ayudar a restaurar la función de la memoria.

En dos estudios complementarios, Timothy Jarome, profesor asociado en la Escuela de Ciencias Animales, y sus estudiantes de posgrado utilizaron herramientas avanzadas de edición genética para abordar estos cambios moleculares y mejorar el rendimiento de memoria en ratas mayores. Las ratas son comúnmente utilizadas como modelos para entender cómo la memoria declina con la edad.

"La pérdida de memoria afecta a más de un tercio de las personas mayores de 70 años, y es un factor de riesgo importante para la enfermedad de Alzheimer", comentó Jarome, quien también forma parte de la Escuela de Neurociencia. "Este trabajo demuestra que el declive de la memoria está vinculado a cambios moleculares específicos que pueden ser abordados y estudiados. Si podemos entender qué lo impulsa a nivel molecular, podemos empezar a comprender qué sale mal en la demencia y eventualmente usar ese conocimiento para guiar nuevos enfoques de tratamiento."

Ajustando los caminos de la memoria en el hipocampo y la amígdala

En el primer estudio, publicado en Neuroscience y liderado por Jarome y la estudiante de doctorado Yeeun Bae, los investigadores investigaron un proceso molecular llamado poliubiquitinación K63. Este proceso actúa como un sistema de etiquetado que dirige a las proteínas dentro de las células cerebrales sobre cómo comportarse. Cuando funciona correctamente, ayuda a las neuronas a comunicarse de manera efectiva y formar recuerdos.

Los investigadores descubrieron que el envejecimiento altera este proceso en dos regiones importantes del cerebro. En el hipocampo, que es responsable de formar y recuperar recuerdos, los niveles de poliubiquitinación K63 aumentan con la edad. Utilizando un sistema de edición genética llamado CRISPR-dCas13, el equipo redujo esos niveles y observó una mejora en la memoria de las ratas mayores.

En contraste, en la amígdala, una región crucial para la memoria emocional, la poliubiquitinación K63 disminuye con la edad. Cuando los investigadores redujeron aún más esta actividad, el rendimiento de la memoria también mejoró.

"Juntas, estas conclusiones revelan las funciones importantes de la poliubiquitinación K63 en el proceso de envejecimiento del cerebro", explicó Jarome. "En ambas regiones, ajustar este único proceso molecular ayudó a mejorar la memoria."

Reactivando un gen dormido para mejorar la memoria

El segundo estudio, publicado en el Brain Research Bulletin y liderado por Jarome y la estudiante de doctorado Shannon Kincaid, se centró en IGF2, un gen de factor de crecimiento conocido por apoyar la formación de memoria. A medida que el cerebro envejece, la actividad de IGF2 disminuye a medida que el gen se silencia químicamente dentro del hipocampo.

"IGF2 es uno de un pequeño número de genes en nuestro ADN que está impreso, lo que significa que se expresa a partir de solo una copia parental", dijo Jarome. "Cuando esa única copia comienza a apagarse con la edad, se pierde su beneficio."

El equipo encontró que este silenciamiento ocurre a través de la metilación del ADN, un proceso natural que añade etiquetas químicas al ADN, apagando el gen. Utilizando el sistema de edición genética CRISPR-dCas9, eliminaron estas etiquetas y reactivaron con éxito IGF2. Las ratas mayores mostraron una mejora significativa en la memoria una vez que el gen fue reactivado.

"Esencialmente, encendimos el gen de nuevo", dijo Jarome. "Cuando hicimos eso, los animales mayores se desempeñaron mucho mejor. Los animales de mediana edad que aún no tenían problemas de memoria no se vieron afectados, lo que nos dice que el momento es importante. Hay que intervenir cuando las cosas comienzan a ir mal."

Múltiples sistemas moleculares influyen en el envejecimiento cerebral

Estos estudios revelaron que la pérdida de memoria durante el envejecimiento no resulta de una única causa. En cambio, involucra varios sistemas moleculares que cambian con el tiempo.

"Tendemos a observar una molécula a la vez, pero la realidad es que muchas cosas están sucediendo al mismo tiempo", dijo Jarome. "Si queremos entender por qué la memoria disminuye con la edad o por qué desarrollamos la enfermedad de Alzheimer, debemos mirar el panorama más amplio."

Investigación colaborativa liderada por científicos de posgrado

Ambos proyectos fueron impulsados por investigadores de posgrado en el laboratorio de Jarome y llevados a cabo con colaboradores de Rosalind Franklin University, Indiana University y Penn State. Yeeun Bae lideró el estudio de poliubiquitinación K63, mientras que Shannon Kincaid lideró el proyecto IGF2.

"Estos proyectos representan el tipo de investigación colaborativa liderada por graduados que define nuestro trabajo", dijo Jarome. "Nuestros estudiantes están profundamente involucrados en el diseño de experimentos, análisis de datos y ayudando a dar forma a las preguntas científicas que perseguimos."

La investigación fue financiada por los National Institutes of Health y la American Federation for Aging Research.

"Todos experimentan cierto declive de memoria a medida que envejecen", agregó Jarome. "Pero cuando se vuelve anormal, el riesgo de enfermedad de Alzheimer aumenta. Lo que estamos aprendiendo es que algunos de esos cambios que ocurren a nivel molecular pueden ser corregidos, y eso nos da un camino hacia posibles tratamientos."

Temas