Investigadores de la Universidad Médica de Carolina del Sur (MUSC) han identificado un mecanismo genético crucial que ayuda al cerebro a adaptarse a las experiencias emocionales, lo que podría abrir la puerta a terapias basadas en ARN para tratar trastornos psiquiátricos. Este descubrimiento, publicado en Ciencia, arroja luz sobre los procesos genéticos que influyen en cómo las experiencias emocionales pueden conducir a cambios duraderos en el comportamiento, que pueden volverse problemáticos en condiciones como la depresión o el abuso de sustancias.
El equipo, dirigido por el Dr. Makoto Taniguchi, el Dr. Christopher Cowan y Rose-Marie Akiki, centró su investigación en comprender cómo las experiencias emocionales como el estrés crónico y el consumo de drogas provocan cambios en el comportamiento a lo largo del tiempo. Sus hallazgos sugieren que una estructura genética específica, un 'sándwich' de ARN:ADN, desempeña un papel fundamental en estas adaptaciones.
“Esperamos obtener mejores conocimientos sobre cómo los cambios en el cerebro pueden conducir a cambios desadaptativos en el comportamiento”, dijo Cowan. “También podríamos mejorar nuestra comprensión fundamental de cómo funciona el cerebro y cómo las emociones y las experiencias emocionalmente relevantes ayudan a dar forma a los circuitos cerebrales.”
En el centro de su descubrimiento se encuentra un tipo de ARN largo no codificante (lncRNA), conocido como ARN potenciador largo no codificante (Inc-eRNA), que interactúa con la región reguladora de los genes para formar estructuras llamadas bucles R. Estos bucles R ayudan a controlar la activación de genes al reunir regiones clave de un gen (el potenciador y el promotor), permitiéndole responder a estímulos emocionales externos.
El equipo se centró en el gen NPAS4, que desempeña un papel en la anhedonia inducida por el estrés (la incapacidad de experimentar placer) y la recaída inducida por las drogas. Su estudio revela la primera evidencia de que los bucles R son fundamentales para regular genes como NPAS4 en respuesta a experiencias emocionales, ofreciendo nuevos conocimientos sobre cómo estas experiencias influyen en el comportamiento.
“Al reunir al potenciador y al promotor en el espacio y el tiempo, los bucles R parecen facilitar su interacción e impulsar la respuesta para activar un gen”, dijo Cowan.
Los investigadores utilizaron un modelo preclínico de ratones para probar su hipótesis. Descubrieron que bloquear la formación de bucles R en el gen NPAS4 reducía significativamente el comportamiento de búsqueda de cocaína en el núcleo accumbens del cerebro y prevenía la anhedonia inducida por el estrés cuando se manipulaba en la corteza prefrontal. Estos resultados sugieren que los bucles R en el gen NPAS4 son esenciales para la adaptación del cerebro a las experiencias emocionales, influyendo en los comportamientos relacionados con el uso de sustancias y los trastornos del estado de ánimo. “Se necesita un cambio en la base genética de cómo funciona todo, qué se transcribe, qué se forma en la célula para formar circuitos neuronales más fuertes que subyacen al comportamiento”, dijo Akiki.
Los investigadores también destacaron que estos bucles R están altamente conservados en todas las especies, lo que señala su importancia evolutiva. Su trabajo sugiere que los bucles R podrían desempeñar un papel más amplio en la forma en que los circuitos neuronales se adaptan a los estímulos, similar a su función en el sistema inmunológico, donde ayudan a desarrollar inmunidad. “Descubrimos que las neuronas, al igual que las células inmunitarias, pueden responder a un estímulo mediante la formación de un bucle R”, explicó Akiki.
El objetivo final del equipo es explorar qué tan extendido está este mecanismo genético en diferentes regiones del cerebro y si sus alteraciones podrían contribuir a los trastornos psiquiátricos. “Esta es una nueva forma de pensar sobre cómo se pueden activar los genes”, dijo Cowan.
Este descubrimiento no sólo mejora nuestra comprensión de la respuesta del cerebro a las experiencias emocionales, sino que también tiene el potencial de informar el desarrollo de terapias basadas en ARN que podrían tratar los trastornos psiquiátricos, ofreciendo esperanza para tratamientos más específicos en el futuro.