Cómo puede un gen moldear la arquitectura del cerebro humano

Escrito originalmente  por Torsten Lauer Central Institute of Mental Health, publicado en Medicalexpress.com el 28 de noviembre de 2025

Editado por Sadie Harley, revisado por Robert Ega

Resumen gráfico. Crédito: Cell Reports (2025). 

DOI: 10.1016/j.celrep.2025.116599

Investigadores de todo el mundo están estudiando cómo logra el cerebro humano su extraordinaria complejidad. Un equipo del Instituto Central de Salud Mental de Mannheim y del Centro Alemán de Primates—Instituto Leibniz de Investigación de Primates en Gotinga han utilizado organoides para demostrar que el gen ARHGAP11A desempeña un papel crucial en el desarrollo cerebral. Si falta este gen, los procesos clave implicados en la división y estructura celular se desequilibran.

El cerebro humano nos distingue de otros seres vivos como ningún otro órgano. Permite el lenguaje, el pensamiento abstracto, el comportamiento social complejo y la cultura. Pero  ¿cómo puede desarrollarse este órgano extraordinariamente poderoso y cómo se asegura que las células nerviosas y las células de apoyo se formen exactamente en los lugares adecuados para crear la complejidad del cerebro humano?

Un equipo liderado por la Dra. Julia Ladewig del Instituto Central de Salud Mental (CIMH) en Mannheim y el Dr. Michael Heide del Centro Alemán de Primates (DPZ) en Gotinga ha investigado esta cuestión a nivel molecular.

En un estudio publicado en la revista Cell Reports, los investigadores demuestran que el gen ARHGAP11A desempeña un papel clave en la organización del desarrollo cerebral.

Orden en el banco de células madre: Los investigadores descubren un papel central de la ARHGAP11A

En lo profundo del cerebro en desarrollo se encuentra la zona ventricular. Esta zona puede describirse como un reservorio de células madre, ya que las células madre especializadas allí producen continuamente nuevas células nerviosas.

Para que estas células sepan cómo dividirse, hacia dónde migrar y cuándo desarrollarse en células nerviosas, deben remodelar constantemente su estructura interna, su citoesqueleto. Los investigadores han descubierto ahora que el gen ARHGAP11A desempeña un papel clave en el control de estos procesos. Garantiza que las células madre mantengan su orientación durante la división celular y que la arquitectura de la zona ventricular se mantenga estable.

Cuando se pierde la orientación

Sin ARHGAP11A, las células madre pierden su orden, se desprenden del tejido demasiado pronto y comienzan a transformarse en células nerviosas. Esto provoca que el reservorio de células madre se agote demasiado rápido. Como resultado, más adelante faltan tipos celulares importantes, como las células de soporte, que son esenciales para la maduración y estabilidad del cerebro.

La proteína ARHGAP11A actúa como un interruptor molecular. Regula las llamadas Rho GTPases, pequeñas moléculas que controlan el citoesqueleto y, por tanto, determinan cómo se forman, dividen y se mueven las células. De este modo, ARHGAP11A asegura que las células precursoras mantengan su forma y se dispongan correctamente en la zona ventricular.

Los organoides cerebrales proporcionan información crucial

Para investigar estos mecanismos en detalle, los investigadores utilizaron organoides cerebrales, es decir, modelos del cerebro humano cultivados a partir de células madre en laboratorio. Esto les permitió comprender cómo ARHGAP11A moldea la arquitectura celular y cómo una alteración de este mecanismo causa malformaciones.

De forma notable, los investigadores pudieron demostrar que la inhibición farmacológica a corto plazo de las vías de señalización hiperactivas revierte parcialmente la malformación.

"Esto demuestra que, en principio, puede influirse en este proceso de desarrollo del cerebro", explica el primer autor Yannick Hass, investigador del Instituto Hector para la Investigación Cerebral Translacional (HITBR) y del CIMH de Mannheim.

Precisión inigualable a través de organoides cerebrales

El estudio muestra que los estudios con ratones no pueden replicar la complejidad del desarrollo cerebral humano.

"Los mismos efectos no pudieron detectarse en el tejido del ratón tras la pérdida de ARHGAP11A. Esto subraya la importancia de los modelos de organoides humanos para la investigación biomédica", dice el Dr. Michal Heide, jefe del grupo de trabajo de Desarrollo y Evolución Cerebral en el Centro Alemán de Primates.

La Dra. Julia Ladewig, jefa del Grupo de Investigación en Patologías del Desarrollo Cerebral en el CIMH, también subraya la importancia de este enfoque, al decir: "Los organoides cerebrales nos dan la oportunidad de estudiar el desarrollo del cerebro humano con una precisión sin precedentes". Esto nos permite comprender mejor sus características evolutivas y obtener nuevos conocimientos sobre los trastornos del desarrollo y las enfermedades psiquiátricas."

A largo plazo, esta investigación debería ayudar a comprender mejor los factores genéticos de riesgo en los trastornos del neurodesarrollo, tales como la microcefalia, en la que el cerebro permanece inusualmente pequeño, y las heterotopías neuronales, en las que las células nerviosas migran a lugares incorrectos durante el desarrollo cerebral.

El conocimiento adquirido puede servir de base para nuevos enfoques diagnósticos y terapéuticos, contribuyendo así a la mejora a largo plazo del tratamiento de estas enfermedades raras.

Más información: Yannick Hass et al, ARHGAP11A maintains cortical progenitor identity through RHOA-ROCK signaling during human brain development, Cell Reports (2025). DOI: 10.1016/j.celrep.2025.116599  

Información de la revista: Cell Reports

Proporcionado por el Instituto Central de Salud Mental

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