PMC

El sistema nervioso experimenta amplios cambios en el patrón, la remodelación y la especificación celular durante el desarrollo. En los mamíferos maduros, está formado por redes de células que llegan a todos los órganos y partes del cuerpo para conducir impulsos de ida y vuelta para controlar las respuestas fisiológicas esenciales a los estímulos internos y externos de manera oportuna. Para llevar a cabo sus tareas, el sistema nervioso utiliza un gran número de células con diferentes propiedades para formar estructuras extremadamente complejas y depende de una serie de elaborados mecanismos de regulación genética para su desarrollo y funcionamiento. Los microARN (miARN) se han añadido como los nuevos actores clave en la regulación del sistema nervioso. Los miARN son una clase de abundantes ARN de aproximadamente 22 nucleótidos de longitud que se expresan de forma endógena en una amplia gama de organismos y en cada tipo de célula de los mismos. Al regular la expresión de un gran número de genes que codifican proteínas, los miARNs controlan una variedad de importantes procesos biológicos (Ambros, 2004). Esta revisión resume nuestro conocimiento actual de las funciones de los miRNAs en el sistema nervioso de los mamíferos.

miRNAs: la biogénesis y los mecanismos de acción. Un miARN puede estar situado dentro de un intrón o exón de un gen huésped o constituir una unidad de transcripción independiente (Rodríguez et al., 2004). Se transcribe inicialmente como parte de un transcrito primario mucho más largo, normalmente por la ARN polimerasa II (Cullen, 2004). En los mamíferos, el transcrito es cortado por una RNasa llamada Drosha, junto con su subunidad reguladora DGCR8, para liberar un precursor de aproximadamente 65 nucleótidos en el núcleo. También se puede generar un pequeño número de precursores de forma independiente de Drosha (Berezikov et al., 2007; Okamura et al., 2007; Ruby et al., 2007). El precursor es entonces exportado al citoplasma por Exportin5 y su cofactor Ran unido a GTP. Una vez en el citoplasma, el precursor es procesado por otra RNasa, Dicer, para producir un dúplex de ARN de aproximadamente 22 pares de bases. La unión de una proteína Argonauta al dúplex y los consiguientes reajustes estructurales dan lugar a la retención del miARN maduro de cadena simple en el complejo Argonauta: miARN. Al igual que la expresión del ARNm, la expresión del miARN puede regularse transcripcional y postranscripcionalmente, y algunos de los ejemplos se discutirán más adelante.

El complejo Argonauta:miARN media los efectos biológicos directos del miARN a través de la interferencia del ARN y mecanismos relacionados (He y Hannon, 2004). Se ha informado de que numerosas proteínas interactúan con la proteína Argonauta, aunque sus funciones posteriores no se han establecido firmemente. La fracción del miARN proporciona claramente especificidad al proceso de silenciamiento del ARN al unirse a su secuencia diana, normalmente situada en las regiones 3′ no traducidas de un ARNm animal. La complementariedad entre el extremo 5′ del miARN, la llamada región semilla, y el ARNm diana parece ser desproporcionadamente crítica para la especificidad de la unión, mientras que el extremo 3′ del miARN contribuye menos al reconocimiento de la diana (Lewis et al., 2005). Dado que un miARN animal casi nunca se ajusta perfectamente a sus dianas, y que las complementariedades parciales son de hecho suficientes para la función del miARN, un miARN puede regular la expresión de cientos de genes; por otro lado, un ARNm puede contener múltiples sitios de unión a miARN (Lewis et al., 2005; Xie et al., 2005; Miranda et al., 2006). La interacción entre un miARN y su ARNm diana conduce principalmente a la disminución de la producción del producto génico diana (es decir, la proteína), aunque el mecanismo detallado sigue siendo esquivo (Filipowicz et al., 2008). La proteína Argonauta probablemente interactúa con la maquinaria de traducción para inhibir la síntesis de proteínas, lo que podría ocurrir en varias etapas (por ejemplo, los pasos de iniciación y elongación) durante la traducción, quizás dependiendo de la naturaleza del miARN y del transcrito diana. Los ARNm a los que se les impide la traducción suelen mostrar también una acumulación reducida. También se han atribuido a los miARN otros modos de acción. Por ejemplo, los miARN pueden reprimir la expresión génica en las células cultivadas en ciclo pero potenciar la expresión génica en las células detenidas (Vasudevan y Steitz, 2007; Vasudevan et al., 2007). Aunque esta última posibilidad tiene importantes implicaciones para las neuronas postmitóticas, los esfuerzos de investigación se han centrado hasta ahora en comprender la represión génica mediada por miRNAs en los sistemas nerviosos.

Hay aproximadamente 600 genes de miRNAs humanos en la actual base de datos de miRNAs, que codifican aproximadamente 1000 miRNAs potenciales (Griffiths-Jones et al., 2008). Muchos de ellos se conservan evolutivamente en los mamíferos, algunos incluso en los gusanos y las moscas. Los genes de miARN se nombran en el orden de su descubrimiento, como miR-1, miR-2, etc., teniendo en cuenta la conservación de las especies, con la excepción de lin-4 y let-7, que son los dos primeros miARN identificados. El descubrimiento de miARN se ha visto facilitado en gran medida por los esfuerzos de secuenciación masiva y por la predicción de programas informáticos seguida de la confirmación con métodos sensibles de reacción en cadena de la polimerasa. Sin embargo, estos enfoques tienen sus inconvenientes. Un pequeño número de miARNs están probablemente mal anotados y en su lugar representan productos de degradación de transcritos no relacionados (Berezikov et al., 2006a). Además, dado que un miARN actúa uniéndose a sus ARNm diana, potencialmente numerados en cientos, la función de un miARN depende críticamente de su masa. El número de copias de los miARNs más abundantes puede superar ampliamente los 10.000 por célula o neurona (Lim et al., 2003; Kye et al., 2007), pero es posible que ciertos miARNs de la base de datos se expresen a un nivel demasiado bajo para ser efectivos contra la mayoría de sus objetivos potenciales. Por otro lado, incluso si un miARN se encuentra raramente en una muestra de tejido total, puede seguir siendo funcional si está muy restringido a una subpoblación de células de un tipo de célula particular o etapa de desarrollo, lo que puede ser relevante para la situación en el sistema nervioso.

Expresión de miARN en el sistema nervioso. Al igual que otros tejidos y células, el sistema nervioso y las líneas celulares neuronales también expresan miRNAs, algunos de los cuales están enriquecidos o son únicos en el tejido y las células neuronales (por ejemplo, miR-9, miR-124, miR-125, miR-128 y miR-129) (Lagos-Quintana et al., 2002; Dostie et al., 2003; Babak et al., 2004; Barad et al., 2004; Kim et al., 2004; Liu et al., 2004; Nelson et al., 2004; Sempere et al., 2004; Baskerville y Bartel, 2005; Berezikov et al., 2006b; Hohjoh y Fukushima, 2007a; Landgraf et al., 2007; Bak et al., 2008). El número de genes de miARN que se expresan en el sistema nervioso parece ser mayor que el de muchos otros órganos, lo que quizás refleja en parte el hecho de que el sistema nervioso contiene muchos tipos y subtipos de células. Para comprender la complejidad de la expresión de miARN, estos estudios han revelado además que áreas anatómicamente distintas del sistema nervioso central adulto (por ejemplo, el cerebelo, el hipotálamo y el hipocampo) expresan miARNs similares, pero los niveles relativos de miARN pueden variar significativamente en diferentes regiones.

También se ha investigado la expresión de miARNs durante la diferenciación neuronal y el neurodesarrollo. Cuando se trata con ácido todo-trans-retinoico, las células de carcinoma embrionario se diferencian terminalmente en células similares a las neuronas. Acompañada de los cambios morfológicos, la expresión de miRNAs como miR-9, miR-124 y miR-125 se induce significativamente con el tiempo, lo que sugiere que estos miRNAs pueden desempeñar un papel en la diferenciación o en la determinación del destino celular, además de sus posibles funciones en los adultos (Sempere et al., 2004; Smirnova et al., 2005; Hohjoh y Fukushima, 2007b). Muchos miRNAs que no son específicos del sistema nervioso también se ven afectados. Por ejemplo, la familia de miRNAs let-7 está prominentemente regulada al alza, lo que probablemente tiene una influencia más general en el proceso de diferenciación y desarrollo. Se observan cambios similares y profundos en la expresión de miRNAs cuando las células madre embrionarias se someten a la neurogénesis y la gliogénesis (Smirnova et al., 2005; Krichevsky et al., 2006). Además, se ha demostrado que miR-124 y miR-128 se expresan preferentemente en las neuronas, mientras que miR-23, miR-26 y miR-29 están restringidos o enriquecidos en los astrocitos (Smirnova et al., 2005). También se ha examinado el perfil de expresión de miRNAs en el desarrollo del sistema nervioso en mamíferos y, de nuevo, se observa una ola de expresión de miRNAs regulada temporalmente (Krichevsky et al., 2003; Miska et al., 2004; Smirnova et al., 2005; Wheeler et al., 2006; Dogini et al., 2008). Todos estos resultados sugieren que el perfil de expresión de miRNAs puede servir como marcador del desarrollo neuronal y que miRNAs específicos pueden contribuir al proceso de desarrollo.

miRNAs han sido aislados de polisomas en neuronas cultivadas, lo que es consistente con el papel de miRNA en el control de la traducción (Kim et al., 2004; Nelson et al., 2004). Una faceta estratégica de la regulación génica en las células neuronales es que muchos ARNm se concentran cerca de estructuras específicas para asegurar la síntesis local de proteínas regulada por la actividad. Es concebible que algunos miRNAs también sigan estos patrones de distribución subcelular. De hecho, se ha informado de un enriquecimiento o agotamiento selectivo de miRNAs en las dendritas (Schratt et al., 2006; Kye et al., 2007). Estos resultados sugieren que los miARNs, al igual que las proteínas de unión a ARNm específicas de la secuencia, podrían regular la expresión génica localmente para afectar a la plasticidad sináptica en las células neuronales.

Función de los miARNs: Lecciones de los estudios sobre la pérdida global de miRNAs. Los knockouts condicionales de Dicer, el gen necesario para la biogénesis de miARN, se han utilizado ampliamente para examinar las funciones colectivas de los miARN en tejidos y tipos celulares específicos en ratones. La pérdida de Dicer en las células de Purkinje maduras va seguida de una rápida diseminación de miRNAs sin un impacto inmediato en la fisiología o función celular (Schaefer et al., 2007). Sin embargo, la muerte de la célula finalmente se produce, lo que lleva a la degeneración cerebelosa progresiva y el desarrollo de la ataxia, que refleja los trastornos neurodegenerativos en los seres humanos. La ablación de Dicer en las neuronas dopaminérgicas postmitóticas del cerebro medio también conduce a una pérdida progresiva de las neuronas in vitro e in vivo, y los ratones mutantes tienen una locomoción marcadamente reducida, lo que recuerda a los pacientes con la enfermedad de Parkinson (Kim et al., 2007). El knockout homocigótico de Dicer, a partir del día embrionario 15,5, en la corteza y el hipocampo de los ratones resulta en cambios en la morfología de las dendritas, apoptosis, microcefalia, ataxia, y la muerte a las 3 semanas después del nacimiento (Davis et al., 2008). Los ratones con pérdida de Dicer en las neuronas dopaminoceptivas estriatales también muestran fenotipos conductuales y neuroanatómicos, aunque, a diferencia de las neuronas a las que se dirigen los otros estudios, las neuronas afectadas sobreviven durante la vida de los animales, que es de aproximadamente 10 semanas (Cuellar et al., 2008). Dicer es además necesaria para la diferenciación olfativa en el embrión, el mantenimiento de los progenitores olfativos y la diferenciación de los precursores olfativos, mientras que es prescindible para el correcto funcionamiento de las neuronas maduras en los ratones (Choi et al., 2008). Una causa subyacente de estos fenotipos puede ser que la depleción de miRNAs conduce a una pérdida muy gradual de proteínas importantes y/o a la acumulación de ciertas proteínas hasta un nivel que es finalmente tóxico para las células. Sigue habiendo incertidumbre sobre si algunos de los fenotipos observados son el resultado de la pérdida de funciones independientes de miARN de Dicer, porque Dicer procesa también otros ARN pequeños, como los ARN pequeños de interferencia. La haploinsuficiencia de DGCR8, otro gen involucrado en el procesamiento de miARN, resulta en una expresión reducida de miARN y en déficits neuronales y de comportamiento en ratones también (Stark et al., 2008). En general, se puede argumentar con mucha fuerza la importancia de las funciones de los miRNAs en la diferenciación y supervivencia neuronal, lo cual es consistente con la expresión ubicua de los miRNAs y sus funciones en otros tejidos.

Función de los miRNAs: Lecciones de los estudios de miRNAs individuales. Se han investigado las funciones de los miRNAs individuales en las neuronas en desarrollo. En el mismo estudio que demostró las funciones combinadas de los miRNAs en el mantenimiento de las neuronas dopaminérgicas del cerebro medio (Kim et al., 2007), se encontró que miR-133b reprime la diferenciación de estas neuronas a partir de células madre embrionarias y cultivos de cerebro medio. Los autores identificaron una diana de miR-133b como el factor de transcripción Pitx3, que normalmente activa la expresión génica en las neuronas dopaminérgicas. Choi et al. (2008) demostraron que miR-200 es esencial para la diferenciación de las células progenitoras olfativas y que su función puede depender de su capacidad para dirigirse a las vías de señalización Notch y del factor de crecimiento transformante-β y a Foxg1. Otro ejemplo, quizá el más estudiado, es el de miR-124, un miRNA abundante y característico de las neuronas. La expresión de miR-124 es baja en las células madre embrionarias y en las células precursoras de las neuronas, pero se eleva drásticamente en éstas. La sobreexpresión temprana de miR-124 junto con otro miRNA abundante, miR-9, desplaza la diferenciación de los precursores hacia las neuronas, lo que sugiere que miR-124 y miR-9 estimulan la diferenciación neuronal (Krichevsky et al., 2006). En otro estudio, la sobreexpresión de miR-124 promueve mientras que la inhibición de la función de miR-124 retrasa el crecimiento de las neuritas (Yu et al., 2008). miR-124 puede conferir propiedades neuronales a las células, ya que la sobreexpresión de miR-124 en células HeLa regula a la baja muchos genes cuya expresión está ausente en las neuronas (Lim et al., 2005), mientras que el bloqueo de la actividad de miR-124 en las neuronas maduras aumenta los niveles de ARNm no neuronales (Conaco et al., 2006). miR-124 ejecuta sus funciones mediante al menos tres mecanismos. En primer lugar, inhibe la expresión de la pequeña fosfatasa de dominio C-terminal 1, un componente del represor de la transcripción de silenciamiento RE1 (Visvanathan et al., 2007). En los tejidos no neuronales, el represor de la transcripción RE1-silenciador cierra la transcripción de muchos genes neuronales, incluyendo miR-124 (Conaco et al., 2006), que es un ejemplo emergente de factores de transcripción críticos que regulan la expresión tanto de ARNm como de miRNAs. Como resultado del aumento de miR-124 en las neuronas, se induce la transcripción de muchos genes específicos de las neuronas. En segundo lugar, miR-124 bloquea la expresión de la proteína de unión al tracto de polipirimidina 1, un represor global de la inclusión de exones alternativos específicos de las neuronas en las células no neuronales (Makeyev et al., 2007). Así, miR-124 maneja dos reguladores maestros para influir en la expresión de un amplio espectro de genes. En tercer lugar, miR-124 se dirige directamente a muchos genes implicados en la regulación del citoesqueleto, lo que puede explicar su función en la promoción del crecimiento de las neuritas (Yu et al., 2008). miR-124 probablemente tiene también muchas otras dianas directas.

En las neuronas maduras, la síntesis local de proteínas regulada por miRNA en las sinapsis es un modelo atractivo para establecer la plasticidad sináptica. En las neuronas del hipocampo de rata, miR-134 se concentra en el compartimento sinaptodendrítico (Schratt et al., 2006). La sobreexpresión de miR-134 disminuye significativamente el volumen de las espinas dendríticas, que se aproxima a la fuerza sináptica, mientras que la inhibición de la función de miR-134 aumenta el volumen de las espinas. En las dendritas, miR-134 impide la traducción de la proteína quinasa 1 que contiene el dominio lim (Limk1), un regulador de la dinámica de los filamentos de actina. La sobreexpresión de Limk1 contrarresta los efectos de miR-134 sobre la morfología de las espinas, lo que indica que la inhibición de la expresión de Limk1 es una de las principales vías a través de las cuales miR-134 restringe el tamaño de las espinas dendríticas. La interacción funcional entre Limk1 y miR-134 puede estar regulada por las actividades neuronales, ya que se ve aliviada por el factor neurotrófico derivado del cerebro liberado tras la estimulación sináptica a través de mecanismos aún por determinar. La implicación es que si la asociación de un miRNA, al igual que la de las proteínas de unión específica al RNA, con un mRNA o mRNAs objetivo está controlada por un estímulo, entonces el estímulo puede modular la interacción entre el miRNA y el mRNA(s) para regular la expresión génica de forma rápida y coordinada. Aunque miR-134 es hasta ahora el único miRNA de mamíferos que ha demostrado tener una función localizada en las neuronas, el hallazgo de que las proteínas implicadas en la biogénesis y la función de los miRNAs están presentes en las densidades postsinápticas, los axones y los conos de crecimiento sugiere que las funciones específicas de otros miRNAs pueden ser identificadas en estas localizaciones (Lugli et al., 2005; Hengst y Jaffrey, 2007). Aludiendo a un papel de los miRNAs en el control de la liberación de neurotransmisores, se ha informado de que miR-130a y miR-206 inhiben la síntesis del neurotransmisor sustancia P en células neuronales humanas derivadas de células madre mesenquimales, mientras que la interleucina-1α reduce la expresión de los miRNAs, aliviando así la inhibición (Greco y Rameshwar, 2007).

La expresión y función de los miRNAs neuronales se ve influenciada por señales externas, incluyendo agentes farmacológicos. En un modelo de cultivo de neuroesferas derivadas de la corteza cerebral de ratones fetales para estudiar cómo el etanol afecta al desarrollo del cerebro fetal, se demuestra que una dosis alta de etanol suprime la expresión de miR-21, miR-335, miR-9 y miR-153, pero una dosis menor de etanol induce miR-335 (Sathyan et al., 2007). Las especies reactivas de oxígeno alteran la expresión de miRNA en cultivos de células cerebrales humanas (Lukiw y Pogue, 2007), una situación que puede ser relevante para la enfermedad de Alzheimer (Lukiw, 2007). Como ejemplo de fármacos psicoterapéuticos dirigidos a los miARN, el litio y el valproato, dos importantes estabilizadores del estado de ánimo, afectan a la expresión a largo plazo de let-7b, let-7c, miR-128a, miR-24a, miR-30c, miR-34a, miR-221 y miR-144 en el hipocampo de las ratas (Zhou et al., 2008). Las funciones de estos miRNAs necesitan ser mejor definidas. Los miRNAs podrían mediar en parte los efectos del etanol, las especies reactivas del oxígeno o los estabilizadores del estado de ánimo en la expresión génica, y/o podrían significar los cambios adaptativos en las células del cerebro. A partir de los miRNAs modificados, se pueden deducir y probar los cambios de expresión en sus genes diana para arrojar luz sobre los mecanismos de acción de diversos agentes y tratamientos. En uno de estos estudios, se demuestra que la estimulación hiperosmolar a largo plazo aumenta los niveles de miR-7b en el hipotálamo, y se identifica como diana de miR-7b a Fos, un factor de transcripción crítico que media en las respuestas a muchos agentes neurofarmacológicos (Lee et al., 2006). La transcripción de miR-132 está positivamente controlada por la proteína de unión al elemento de respuesta al AMPc, que, al igual que Fos, responde a una amplia gama de estímulos y actividades neuronales (Vo et al., 2005; Wayman et al., 2008). miR-132 regula a la baja p250GAP, un miembro de la familia Rac/Rho de proteínas activadoras de GTPasas que restringe el crecimiento de las neuritas. La producción de miR-132 dependiente de la proteína de unión al elemento de respuesta del AMPc, impulsada por la actividad, da lugar a la inhibición de p250GAP y al crecimiento de las neuritas, contribuyendo así a la plasticidad dendrítica. Una segunda diana de miR-132 es la proteína de unión a metil CpG 2, un represor general de la transcripción (Klein et al., 2007). Además, miR-132 y otro miRNA específico del cerebro, miR-129, están controlados por la luz y el reloj circadiano y, a su vez, modulan el proceso de sincronización circadiana en el núcleo supraquiasmático in vivo (Cheng et al., 2007).

Del creciente conjunto de evidencias se desprende que los miRNAs regulan la expresión de genes implicados en una diversa gama de procesos para afectar a muchos pasos y aspectos de la maduración y funcionamiento del sistema nervioso de los mamíferos. Los estudios futuros dilucidarán cómo los miARNs actúan, en concierto con los factores de transcripción, las proteínas de unión al ARNm y otras proteínas reguladoras, para afinar la expresión de los genes en respuesta a los estímulos internos y externos temporal y espacialmente.

Asociación de los miARNs con las enfermedades neurológicas en humanos. La expresión y la función aberrantes de los miARN se han implicado en el cáncer y otros trastornos del sistema nervioso. Los miARN se expresan de forma diferencial en el glioblastoma y el neuroblastoma (Chan et al., 2005; Ciafre et al., 2005; Laneve et al., 2007; Lukiw et al., 2009; Silber et al., 2008). Por ejemplo, el glioblastoma presenta un aumento de los niveles de miR-21, miR-221 y miR-222, pero una disminución de los niveles de miR-7, miR-124 y miR-137. Se sospecha que miR-21 es un oncogén frecuentemente sobreexpresado en los cánceres. Los objetivos potenciales de miR-221 y miR-222 incluyen p27 y p57, inhibidores de la progresión del ciclo celular (Gillies y Lorimer, 2007; Medina et al., 2008), mientras que la disminución de miR-7 puede regular al alza la expresión del receptor del factor de crecimiento epidérmico y la vía Akt (Kefas et al., 2008) y Fos (Lee et al., 2006).

Numerosos estudios de knockout de Dicer han revelado fenotipos en ratones similares a los exhibidos en enfermedades neurodegenerativas humanas (ver arriba), sugiriendo que la pérdida de miRNAs globales y/o específicos puede contribuir a las enfermedades. En humanos, se ha identificado un polimorfismo de un solo nucleótido en el sitio de unión de miR-189 en la región 3′-no traducida del ARNm que codifica un fuerte gen candidato para el síndrome de Tourette, SLIT y Trk-like 1 (Abelson et al., 2005). El cambio de nucleótidos mejora la represión génica mediada por miRNA, según un ensayo de reportero. La expresión de miR-133b es deficiente en el cerebro medio de los pacientes con la enfermedad de Parkinson, aunque la relación causal entre la pérdida de miR-133b y la enfermedad de Parkinson está pendiente de determinar (Kim et al., 2007). Varios miRNAs se encuentran diferencialmente expresados en la corteza prefrontal de pacientes con esquizofrenia (Perkins et al., 2007) o en los cerebros de pacientes con la enfermedad de Alzheimer (Lukiw, 2007; Lukiw et al., 2008). Por ejemplo, miR-146a está elevado en las células cerebrales de los pacientes con la enfermedad de Alzheimer, mientras que la expresión de su supuesta diana, el factor H del complemento, está deprimida. La transcripción de miR-146a es estimulada por el factor nuclear-κB (Taganov et al., 2006; Lukiw et al., 2008), lo que concuerda con la implicación de las respuestas inflamatorias y otras respuestas al estrés en la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer. La enfermedad de Alzheimer se correlaciona además con la pérdida de miR-29 y miR-107 cerebrales, que normalmente suprimen la expresión de la β-secretasa (Hebert et al., 2008; Wang et al., 2008). Por último, se ha informado de una expresión alterada de miRNAs, incluyendo una reducción de miR-132, en pacientes con la enfermedad de Huntington (Johnson et al., 2008). Una vez que se establece una correlación entre la expresión de miRNAs y los trastornos neurológicos, una tarea de enormes proporciones es dilucidar la contribución de los miRNAs a estas diversas enfermedades.

Intervención terapéutica basada en nuestro conocimiento de los miRNAs. Debido a la expresión diferencial de los miARNs en diversas enfermedades, resulta tentador sobreexpresar los miARNs o inhibir la función de los miARNs para tratar dichas dolencias. Aunque los resultados son todavía preliminares, se ha demostrado que la inhibición de la función de miR-21 induce la apoptosis en las células de glioblastoma y sensibiliza las células a la terapia tumoral citotóxica en ratones (Chan et al., 2005; Corsten et al., 2007). La sobreexpresión de miR-221 y miR-222 en células de glioblastoma promueve la entrada prematura en el ciclo celular, lo que conduce a la muerte celular (Medina et al., 2008). Asimismo, la sobreexpresión de miR-7 disminuye la viabilidad y la capacidad de invasión de las líneas primarias de glioblastoma in vitro (Kefas et al., 2008). Estos estudios demuestran que la expresión diferencial de miRNAs tiene consecuencias funcionales y que los miRNAs pueden servir como dianas para la intervención farmacológica. Por ejemplo, los miARNs conjugados con colesterol o sus inhibidores, o sus vectores de expresión viral, pueden ser introducidos por inyección dirigida en el cerebro para alterar la función de los miARNs. Por otra parte, pueden desarrollarse fármacos que regulen la expresión de los miARN, o una vez que se revelen los efectores descendentes de los miARN, éstos se convertirán también en dianas farmacológicas.

También se han diseñado y utilizado miARN artificiales o ARN de horquilla corta para reprimir la expresión génica mediante la interferencia del ARN en modelos de enfermedad. En estos casos, los miARN funcionan como pequeños ARN de interferencia para dirigirse a genes virales o a genes endógenos que se sabe que causan enfermedades. En un estudio, una única administración intracraneal de ARN de horquilla corta codificados en lentivirus protege a los ratones de la encefalitis letal inducida por el virus de la encefalitis japonesa (Kumar et al., 2006). En otro estudio, la inyección intracerebelosa de virus adenoasociados recombinantes que expresan ARN de horquilla corta contra la ataxina-1 mutante, la proteína responsable de la enfermedad de la ataxia espinocerebelosa de tipo 1, mejoró la coordinación motora, restauró la morfología cerebelosa y disminuyó las inclusiones nucleares de ataxina-1 en un modelo de enfermedad murino (Xia et al., 2004). Un tercer estudio se centra en la enfermedad de Huntington (McBride et al., 2008), causada por una proteína huntingtina con mutación dominante. Los miARN artificiales contra la proteína se codifican mediante virus adeno-asociados recombinantes y se administran mediante inyección en el estriado de ratones que expresan la proteína huntingtina humana mutante. Los miRNAs son capaces de reducir la expresión de la huntingtina mutante sin causar toxicidad aparente en el cerebro del ratón.

Perspectiva de futuro. No cabe duda de que la colección de dianas y funciones validadas de los miARNs se va a ampliar a un ritmo acelerado en un futuro próximo. Para avanzar en nuestra comprensión de las complejas funciones de los miARN en la regulación del sistema nervioso, será muy beneficioso abordar algunas de las siguientes cuestiones. En primer lugar, ¿es posible perfeccionar la resolución de la expresión de los miARN para dar cabida a los muchos tipos y subtipos diferentes de células del sistema nervioso en desarrollo y maduro? Además, ¿es dinámica la localización subcelular de los miARN y está regulada espacialmente la función de los miARN en una célula neural? En segundo lugar, debe adoptarse una visión sistémica o global para evaluar cómo los cambios en la expresión de los miARNs conducen a cambios en la expresión de las proteínas y, en última instancia, a cambios en los fenotipos. Un miARN tiene probablemente muchas dianas. Aunque los informes publicados han examinado, para cada miARN, típicamente sólo una de sus dianas cuya actividad es coherente con la función global del miARN, es muy probable que un miARN pueda regular genes que controlen tanto positiva como negativamente cualquier proceso particular in vivo. Las acciones de los miARNs también se integran con las acciones de otras moléculas reguladoras (por ejemplo, los factores de transcripción). En tercer lugar, los enfoques genéticos (por ejemplo, el knockout condicional de miRNAs individuales) nos darán respuestas más definitivas sobre las funciones de los miRNAs en el sistema nervioso de los mamíferos. Los análisis genéticos en gusanos, moscas y peces cebra han hecho avanzar enormemente nuestro conocimiento de los miARN y, de hecho, han predicho o corroborado muchos hallazgos en el sistema de los mamíferos. Por último, es necesario establecer los vínculos causales entre los miRNAs y los trastornos neurológicos, y esta información debería utilizarse para diseñar nuevas estrategias terapéuticas.