Cecilia Ossorio
Barcelona
La investigadora del Centro de Regulación Genómica de Barcelona Mara Dierssen ha ganado recientemente el Premio Jaime Blanco de la Fundación Síndrome de Down de Madrid (FSDM) con su trabajo “Bases moleculares de la neuropatología del síndrome de Down: implicación de DYRK1A”. La experta nos detalló sus hallazgos.
Pregunta. ¿Qué funciones ejerce DYRK1A?
Respuesta. Es un gen localizado en la región crítica del síndrome de Down, que forma parte de una familia de quinasas. La proteína DYRK se caracteriza porque tiene una especificidad dual, tiene capacidad de fosforilar sustratos en residuos serina treonina, y de autofosforilarse. Tiene un dominio de leucina, que podría formar una estructura en cremallera y está implicada en la interacción proteína-proteína o en la unión ADN. Esto podría sugerir que DYRK1A jugase un papel importante en mecanismos de expresión en control génico. Además, en el contexto del programa Genes y Enfermedad, Susana de la Luna ha descubierto que tiene señales de localización nuclear. Y a nivel subcelular está localizada tanto en el citoplasma como en el núcleo. En las neuronas, se localiza también en las dendritas y en las sinapsis.
P. ¿En qué se traducen estas características?
R. Cuando se sobreexpresa in vivo solamente DYRK1A, el fenotipo, tanto neurológico como cognitivo como neuroquímico, es muy similar a los de los ratones trisómicos y en algunos casos a los de los pacientes humanos. Hemos demostrado que DYRK1A participa en la generación del árbol dendrítico, en la neuritogénesis, determinando cambios estructurales en la mitroarquitectura de las neuronas piramidales. Cuando intentamos entender el origen de esta alteración dendrítica y estudiamos ratones transgénicos durante el periodo posnatal, lo que vemos es que la sobreexpresión de DYRK1A recapitula de forma muy fina el fenotipo que se observa en humanos con síndrome de Down durante ese mismo periodo.
P. ¿Qué sugiere este hallazgo?
R. Dos cosas. Que seguramente hay un proceso neurodegenerativo asociado a la reducción de tamaño del árbol dendrítico, y que puede haber alteraciones a nivel plástico, en fenómenos de neuroplasticidad celular. Es decir, los cambios celulares actividad-dependientes no se están produciendo de forma correcta.
P. ¿Cuál fue el siguiente paso?
R. Lo que hicimos fue intentar entender el mecanismo de estas alteraciones in vitro, mediante cultivos primarios de corteza cerebral de los ratones transgénicos, a día embrionario E18. Haciendo estas reconstrucciones neuronales observamos cambios significativos en el fenotipo de las neuronas transgénicas frente a las de genotipo salvaje, y vimos que había alteraciones en la longitud de las ramas axonales, en la complejidad del árbol dendrítico y en los filopodios.
P. Surgieron entonces nuevas líneas de investigación…
R. Una era cómo se producía el crecimiento de las neuritas, que está impulsado por cambios en el citoesqueleto celular. Comprobamos que estaba alterado este crecimiento, pero era reversible utilizando en el medio un inhibidor específico de la actividad quinasa de DYRK. Lo que quisimos ver después fue en qué medida las alteraciones en los filopodios provocaban más tarde alteraciones en la conectividad.
P. ¿Cómo lo comprobaron?
R. Estudiamos los filopodios y cuántas sinapsis maduras se generaban en el cultivo a día in vitro 20 (cultivo ya maduro). Aunque había bastantes estructuras proliferativas, no daban lugar a sinapsis maduras, de forma que éstas estaban significativamente reducidas. Por lo tanto, el proceso de sinaptogénesis estaba alterado también.
P. ¿Y también podía revertirse con un inhibidor?
R. Esto de nuevo reforzaba la idea de que proteínas del citoesqueleto podrían estar afectadas. Entonces realizamos una doble tinción para ver actina y tubulina. Y comprobamos que la distribución de ambas estaba alterada y mediante un experimento de FRAP pudimos comprobar que la dinámica de la actina estaba alterada en el transgénico. Pero sí, esto también se puede revertir con un inhibidor de DYRK.
P. También realizaron una prueba de evaluación neuropsicológica.
R. Modificamos un test, el test de Tapping, que tiene una gran dependencia de la integridad de la función hipocámpica, puesto que DYRK1A está altamente expresada en el hipocampo. Con nuestra variación, somos capaces de detectar cambios muy finos entre la población síndrome de Down y la población control. Hay una relación genética entre enfermedad de Alzheimer y el síndrome de Down, y podíamos detectar ese fenómeno neurodegenerativo que se produce hacia los 30 años. Si bien eso no lleva a una demencia diagnosticable, sí muestra alteraciones cognitivas sutiles, y pensamos que en el futuro deberíamos testar en personas con estadios demenciales muy tempranos de alzhéimer porque son muy predictivas.
P. Todos estos hallazgos han propiciado un estudio piloto…
R. Sí, hemos iniciado un piloto con 30 pacientes, en colaboración con el IMIM del Hospital del Mar. El objetivo es normalizar la actividad quinasa de DYRK1A, para ver si el efecto que vemos a nivel cognitivo se debiera solo a la reducción de esa actividad.
