Un equipo del Instituto Biofísica, centro mixto del CSIC y la Universidad del País Vasco, ha descubierto un mecanismo molecular que podría resultar clave para desarrollar tratamientos más precisos contra una forma rara y grave de epilepsia neonatal vinculada al gen KCNQ2.
La investigación, dada a conocer con motivo del Día Nacional de la Epilepsia, se centra en cómo las neuronas regulan su actividad eléctrica a través de la proteína Kv7.2, un canal iónico esencial para evitar la hiperexcitación cerebral. El hallazgo identifica además cómo las señales químicas derivadas del metabolismo celular pueden modificar el comportamiento de este canal y favorecer la estabilidad eléctrica del cerebro.
El gen KCNQ2, clave en una epilepsia que aparece en los primeros días de vida
La epilepsia asociada al gen KCNQ2 provoca crisis epilépticas en recién nacidos durante los primeros días o semanas de vida. Estas alteraciones tempranas pueden afectar al desarrollo cerebral y generar importantes secuelas neurológicas.
El gen KCNQ2 codifica la proteína Kv7.2, un canal iónico que actúa como una especie de compuerta molecular encargada de regular la excitabilidad de las neuronas. Cuando este mecanismo falla, las neuronas pueden activarse de manera excesiva y desencadenar crisis epilépticas.
Para explicar su funcionamiento, los investigadores comparan este canal con la llave de un grifo de dos posiciones. En una primera fase, el canal queda preparado, pero apenas permite el paso de corriente. Solo al alcanzar una segunda posición se abre completamente y deja pasar una corriente de potasio que ayuda a calmar la actividad neuronal.
La señal redox activa el canal y estabiliza las neuronas
El principal hallazgo del equipo del Instituto Biofísica demuestra que las propias células pueden modificar el comportamiento de esta “llave molecular” mediante la llamada señal redox.
Estas señales son moléculas que el organismo genera de forma natural durante el metabolismo celular. Gracias a ellas, el canal Kv7.2 puede saltarse el paso inicial y activarse directamente, permitiendo antes el flujo estabilizador de potasio.
Ese cambio aparentemente pequeño tiene una consecuencia decisiva: las neuronas consiguen estabilizarse más rápido y reducir su hiperactividad eléctrica, algo especialmente importante en enfermedades como la epilepsia neonatal.
“El objetivo es entender con precisión cómo se regulan estas transiciones del canal y cómo influyen en la estabilidad de la actividad eléctrica del cerebro”, explica Alvaro Villarroel.
Estrés oxidativo, epilepsia y enfermedades neurodegenerativas
Los investigadores destacan además que este mecanismo puede tener implicaciones más amplias relacionadas con el llamado estrés oxidativo, un desequilibrio químico celular asociado a múltiples enfermedades neurológicas.
Durante el funcionamiento normal del organismo se generan pequeñas moléculas reactivas, descritas por los científicos como “chispas químicas”. El cerebro dispone de mecanismos naturales para mantenerlas bajo control, pero cuando ese equilibrio se rompe aparecen procesos vinculados a patologías como el ictus, el Parkinson, el Alzheimer o diferentes formas de epilepsia.
Comprender cómo responde el canal KCNQ2 a estas señales químicas puede ayudar, por tanto, a entender mejor no solo la epilepsia infantil, sino también otros trastornos neurológicos complejos.
Inteligencia artificial para diseñar fármacos más precisos
Uno de los avances más relevantes del trabajo es la identificación de las partes exactas del canal que reaccionan a la señal redox. Esto abre la puerta al desarrollo de medicamentos dirigidos específicamente al mecanismo molecular que falla, en lugar de actuar de manera general sobre todo el sistema nervioso.
El equipo utiliza herramientas de inteligencia artificial y modelado computacional para simular cómo interactúan las moléculas antes incluso de sintetizar posibles compuestos terapéuticos, acelerando así el diseño de nuevos tratamientos.
Los científicos estudian también el papel de proteínas reguladoras como la calmodulina, fundamental en el control de la excitabilidad neuronal y en la coordinación del funcionamiento de Kv7.2.
El papel de las familias y la investigación básica
En este trabajo, la investigadora predoctoral Sara Alicante ha desempeñado un papel clave en la identificación del mecanismo de regulación redox y de genes implicados en su control.
“Nuestro trabajo busca entender cómo encajan estas piezas moleculares, cuándo se altera su funcionamiento y cómo eso puede contribuir a distintas formas de epilepsia infantil”, señala Alicante.
La investigación cuenta además con el respaldo de la Fundación KCNQ2, integrada por familias de niños afectados por esta enfermedad rara. La fundación lleva años impulsando la visibilidad de esta epilepsia y financiando proyectos científicos especializados.
El trabajo del Instituto Biofísica refleja cómo la investigación básica puede convertirse en la base de futuros tratamientos neurológicos. Comprender cómo funciona una proteína o una señal química concreta puede resultar decisivo para entender enfermedades complejas que afectan al cerebro desde los primeros días de vida.
