El cerebro es responsable de la cognición, el comportamiento y gran parte de lo que nos hace humanos. Su desarrollo es un proceso altamente complejo, y depende de una regulación precisa de eventos moleculares y celulares basados en la coordinación espaciotemporal del transcriptoma. Es la alteración de esta disposición lo que puede conducir a trastornos neuropsiquiátricos.

Las características reguladoras, epigenómicas y transcriptómicas del cerebro humano no han sido compiladas de manera exhaustiva a través del tiempo, regiones o tipos celulares. La comprensión de la etiología de los trastornos neuropsiquiátricos requiere el conocimiento no sólo de las diferencias de puntos finales entre los cerebros sanos y los enfermos, sino también de los contextos celulares en los que surgen estas diferencias. Además, un conjunto emergente de investigaciones indica que muchos aspectos del desarrollo y fisiología del cerebro no están bien recapitulados en organismos modelo y, por lo tanto, es necesario que los problemas neuropsiquiátricos se comprendan en el contexto más amplio del cerebro humano en desarrollo y adulto.

En el presente estudio se describe la generación y análisis de una variedad de modalidades de datos genómicos a nivel de tejidos y de células individuales, incluyendo el transcriptoma, metilación del ADN y modificaciones de histonas en múltiples regiones cerebrales, desde el desarrollo embrionario hasta la edad adulta. Se observó una transición transcriptómica generalizada que comenzó durante el desarrollo fetal tardío y que consistió en una marcada disminución de las diferencias regionales. Esta reducción coincidió con aumentos en las firmas transcripcionales de las neuronas maduras y la expresión de genes asociados con el desarrollo sináptico, de dendritas y de la actividad neuronal en general, todos ellos temporalmente sincronizados a través de áreas neocorticales, así como con la mielinización y con los oligodendrocitos, que eran de carácter asíncrono. Además, genes como el MEF2C, SATB2 y TCF4, con asociaciones genéticas con múltiples rasgos y trastornos relacionados con el cerebro, convergieron en un pequeño número de módulos que mostraban especificidad espacial o espacio temporal.

En suma, se generó y aplicó un conjunto de datos para documentar los cambios transcriptómicos y epigenéticos durante todo el desarrollo, para luego relacionar esos cambios con los principales trastornos neuropsiquiátricos. Esta información permitió identificar genes, tipos de células, módulos de coexpresión génica y loci espacio-temporales en los que podría converger el riesgo de patologías, demostrando la utilidad del conjunto de datos y aportando nuevos conocimientos sobre el desarrollo humano y estados de enfermedad.