Se estima que una de cada seis personas sufre algún trastorno cerebral en todo el mundo, según la American Brain Foundation. Las investigaciones actuales han proporcionado cierta información sobre la comunicación celular dentro del cerebro, pero todavía hay muchas incógnitas sobre cómo funciona este órgano crucial.

Ahora, investigadores de la Facultad de Ingeniería del Instituto Politécnico y Universidad Estatal de Virginia (Virginia Tech) en Estados Unidos han desarrollado un método potente y rentable para aportar luz a esta cuestión.

Chang Lu, profesor de Ingeniería Química ha estado liderando un proyecto de investigación que podría ser innovador para la investigación del cerebro. Su objetivo es el mapeo y la visualización de la biología cerebral a escala del genoma de la manera más rentable posible para mejorar el funcionamiento saludable. El artículo en el que se recoge el mismo, recientemente publicado en la revista ´Cell Reports Methods´ presenta una investigación interdisciplinaria junto con profesores de dos departamentos adicionales dentro de la Facultad de Ingeniería.

Lu y sus colegas quieren explorar cómo se puede alterar la epigenómica del cerebro en varias regiones del cerebro en respuesta a cambios de actividad o condiciones específicas como convulsiones, epilepsia, adicción u otras enfermedades mentales. El proceso actual de mapeo cerebral implica perfilar células individuales una por una. Si bien este enfoque ofrece una alta resolución espacial y presenta información importante sobre la comunicación celular dentro del cerebro, es costoso y tedioso. Lu y su equipo han desarrollado un enfoque más rentable para el método espacial: la tomografía epigenómica.

La tomografía epigenómica implica la creación de un mapa detallado del epigenoma, o el perfil a escala del genoma del cambio epigenético, en un área y volumen grandes del cerebro. Lu cree que este es un método importante que los científicos pueden utilizar para comprender los factores genéticos y ambientales que afectan la forma en que los genes se comportan fuera de las secuencias de ADN.

A través de su proceso de colaboración, el equipo de investigación pudo crear un mapa que demuestra cuándo el cerebro experimenta una convulsión y cuándo experimenta una actividad normal.

"Cuando una persona sufre una convulsión, lucha contra la adicción o sufre cualquier tipo de trastorno cerebral, experimenta una alteración epigenómica en el cerebro", dijo Lu. "Crear un mapa de referencia del cerebro para mostrar cómo se ven los epigenomas cerebrales sanos en varias regiones puede proporcionar un punto de comparación útil para cuando el cerebro sufre un cambio, como una convulsión. Este método proporciona una herramienta poderosa que permite investigar los procesos moleculares en el cerebro que subyacen a las convulsiones".

Una vez que se vuelve a ensamblar la tomografía digital del cerebro, los investigadores tienen un mapa característico del epigenoma del cerebro en un área significativa. Cuando el mapa cambia, refleja un cambio significativo en términos de cómo se desempeña el cerebro a nivel epigenómico, lo que es innovador para comprender los trastornos cerebrales.

Los resultados de su perfil epigenómico espacial ayudarán aún más a los investigadores a comprender cómo las células de varias regiones del cerebro se comportan de manera diferente en términos de sus firmas epigenéticas. Este método rentable también ayuda a garantizar que se pueda estudiar una cantidad considerable de muestras de cerebro, algo que produce significación estadística para el resultado.