Se necesitan muchas células para formar un cerebro humano. El órgano alberga no solo una enorme cantidad de neuronas decenas de miles de millones, sino también una impresionante diversidad de tipos de neuronas. En los últimos años, los científicos han desarrollado inventarios de estosClases de células: información que será esencial para comprender cómo funciona el cerebro. Contribuyendo a este esfuerzo, un nuevo estudio de científicos de Rockefeller describe una metodología novedosa para caracterizar las neuronas y sus patrones de expresión génica con una precisión inigualable.
El estudio, publicado en eLife , sugiere que incluso algunos de los tipos de neuronas mejor investigados aún guardan secretos. Los científicos muestran que los genes expresados por un tipo de célula particular pueden variar entre especies y entre individuos. Y, proponen, comprender estas distinciones moleculares podríaresultar útil para identificar anormalidades celulares que subyacen a la enfermedad cerebral.
Genio Gen
Un cerebro de ratón no es lo mismo que un cerebro humano; esto no es controvertido. Sin embargo, cuando se trata de las células dentro de estos sistemas nerviosos, descubrir las discrepancias no es tan simple. Por ejemplo, las células granulares se encuentran enla región cerebelosa de los cerebros de ratones y humanos, y bajo el microscopio, una célula granular se ve casi igual, independientemente del animal del que provenga.
Pero resulta que la apariencia puede ser engañosa.
Nathaniel Heintz, profesor de James y Marilyn Simons, sospechaba que las neuronas de diferentes especies varían de manera sutil pero importante. Para identificar esas diferencias, su laboratorio se propuso determinar qué genes se expresan en las neuronas cerebelosas de los cerebros de ratones y humanos.
Mejorando las técnicas establecidas, el investigador asociado Xioa Xu utilizó anticuerpos específicos de células para purificar núcleos de subtipos neuronales bien documentados células de Purkinje, células granulares y células de cesta y para analizar qué genes expresaron. Para confirmar estos resultados, su compañera graduada Elitsa Stoyanova usó una técnica llamada ATAC-seq, otra forma de determinar qué genes se activan en una célula en particular.
Utilizando estos enfoques, los investigadores descubrieron que las neuronas humanas expresaron cientos de genes que las neuronas de los ratones no. Heintz atribuye esta disparidad a los cambios evolutivos que afectan la regulación génica.
Los genes que expresa una neurona determinan cómo responde esa célula a los estímulos, cómo se ve afectada por la enfermedad y cómo reacciona a los medicamentos. Por lo tanto, cualquier discrepancia en la regulación génica, dice Heintz, podría tener implicaciones importantes para los investigadores que usan modelos de roedores paraestudiar trastornos del cerebro humano.
"No se puede suponer que cuando se realizan experimentos entre especies los resultados serán idénticos", dice. "En muchos casos lo harán, pero en algunos casos no lo serán".
Cambios, de cerebro a cerebro
Además de investigar las diferencias genéticas entre especies, los investigadores también buscaron cambios que podrían ocurrir durante la vida de un solo individuo. Descubrieron que las neuronas más viejas expresan genes en proporciones diferentes que sus contrapartes más jóvenes. Sin embargo, Heintz aclara que las células noNo siempre envejeces al mismo ritmo.
"Cuando trazamos los cambios en la expresión génica según la edad, observamos que las células de algunos individuos parecían biológicamente mayores que su edad cronológica", dice. "Y dado que la edad es el factor determinante para la aparición de trastornos degenerativos humanos, es posible que estas células de apariencia más antigua sean más vulnerables a la enfermedad "
El envejecimiento, descubrieron los investigadores, no es el único factor que puede afectar la expresión génica. En algunos cerebros, observaron desviaciones genéticas distintas que fueron causadas por alguna variable desconocida, posiblemente un trastorno cerebral, o posiblemente algún otro factor. Más investigaciónserá necesario establecer qué podría ser la base de este tipo de cambio en la expresión génica. Sin embargo, Heintz dice que se siente alentado por el hecho de que su equipo pudo observar estos cambios.
"Esto nos muestra que podemos detectar cambios a nivel molecular que podrían ser importantes en el contexto de enfermedades que afectan a tipos específicos de células en el cerebro", dice.
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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