El atlas molecular revela cómo se desarrollan las células cerebrales

En la imagen: Atlas molecular © Laboratorio de Biología de Sistemas de Neurodesarrollo / EPFL

 

A medida que el óvulo fertilizado se divide, las células inicialmente indiferenciadas asumen funciones específicas, volviéndose más distintas a medida que emergen diferentes tejidos y órganos. Comprender cómo surgen cientos de tipos de células dispares ha resultado difícil, en gran parte porque los científicos han carecido de las tecnologías para capturar la toma de decisiones celular a lo largo del tiempo.

 

Los avances recientes han permitido a los investigadores medir los cambios en la actividad genética de las células individuales , por lo que varios grupos comenzaron a estudiar en detalle cómo se forman los tipos de células especializadas en regiones específicas del cerebro. Sin embargo, hasta ahora nadie había rastreado los patrones de expresión genética en todo el cerebro en desarrollo.

 

Ahora, por primera vez, los investigadores de EPFL y sus colaboradores en el Instituto Karolinska en Suecia mapearon las trayectorias genéticas y de desarrollo que siguen las células embrionarias hacia su destino en el cerebro en maduración. Este atlas molecular no solo podría ayudar a comprender mejor el cerebro sano y enfermo, sino también mejorar los enfoques terapéuticos como la terapia de reemplazo celular para enfermedades neurodegenerativas, dice el autor principal del estudio, Gioele La Manno, jefe del Laboratorio de Biología de Sistemas de Neurodesarrollo en EPFL. Los hallazgos fueron publicados en Nature.

 

Para monitorear la toma de decisiones en células individuales a lo largo del tiempo, La Manno y sus colegas analizaron muestras de cerebro de embriones de ratón todos los días desde el día 7 después de la fertilización hasta el nacimiento. Usando una combinación de poderosas técnicas de secuenciación y métodos matemáticos, los investigadores obtuvieron alrededor de 290,000 perfiles de expresión génica de células individuales de todas las regiones del cerebro, así como cerca de 800 'estados' celulares que incluían los programas de desarrollo para diferentes células, incluidas las neuronas y el apoyo neuronal. células.

 

A medida que los progenitores neuronales maduran, dejan de proliferar y se diferencian en decenas de neuronas diferentes. Los investigadores rastrearon el surgimiento de esta diversidad y describieron el momento de aparición de las células nerviosas primitivas, llamadas neuroblastos, en diferentes regiones del cerebro. En ratones, los primeros neuroblastos aparecen temprano, antes del día 9 del desarrollo embrionario, que corresponde aproximadamente al comienzo del primer trimestre del embarazo en humanos. Estas neuronas pioneras están involucradas en funciones sensoriales y motoras, encontraron los investigadores. "Una de las primeras cosas que hay que hacer es configurar las funciones motoras y sensoriales, porque si no las configura temprano, más adelante será más difícil construir 'carreteras' hacia la periferia", dice La Manno.

 

Los investigadores también encontraron tipos específicos de progenitores neuronales, llamados células gliales radiales organizadoras, cuya función es guiar el desarrollo de las células vecinas mediante la producción de mensajeros moleculares que ayudan a establecer la posición de varios tipos de células especializadas dentro del cerebro. "Si el cerebro fuera una orquesta, las células gliales radiales organizadoras serían el director", dice La Manno. Estas células gliales radiales producen una mayor variedad de mensajeros moleculares de lo que pensaban los científicos, encontró el equipo.

 

El análisis también permitió a los investigadores identificar poblaciones de células de diferentes tamaños, con algunas poblaciones compuestas por 100 veces más células que otras. Una de las poblaciones más grandes parece ser la de neuronas excitadoras en el prosencéfalo, un área que comprende la mayoría de las regiones involucradas en la cognición de orden superior. Una de las poblaciones más pequeñas identificadas fue la de un tipo de célula de soporte neuronal llamada células ependimarias, que producen el líquido que rodea el cerebro y la médula espinal.

 

La Manno espera que la gran cantidad de información contenida en este atlas cerebral pueda ayudar a identificar los genes involucrados en las condiciones del neurodesarrollo y determinar el origen de las células malignas en el cáncer de cerebro. El atlas, dice, también podría servir como referencia para evaluar los tejidos cerebrales generados a partir de células madre en un plato de laboratorio. Para ayudar a otros a estudiar células y tejidos de interés médico, los investigadores pusieron el atlas a disposición del público como un recurso web navegable.

 

A continuación, La Manno planea descubrir en qué parte del cerebro en desarrollo se encuentran las diferentes poblaciones de células. "El atlas actual es una tabla molecular que te dice qué tipo de células son similares y cuáles son diferentes", dice La Manno. "Ahora, queremos ver dónde se encuentran estas células dentro del cerebro ".

 

Publicación: 29/Julio/2021

 

Fuente:
Phys.org

Tags de búsqueda: Células, Moléculas, Biología molecular, Biología, Medicina, Genética, Expresión génica, Investigación, Ciencia, Actualidad