Según un estudio realizado por científicos del Baylor College of Medicine y el Texas Children's Hospital, podría ser posible detectar tumores cerebrales en la etapa más temprana posible y eliminarlos antes de que comiencen las convulsiones algún día.
En el estudio, que se publica en la revista Neurociencia de la naturaleza , los científicos informan que la aparición de células cerebrales específicas durante la progresión del tumor cerebral en un modelo de ratón marcó el inicio de las convulsiones y la invasión del tumor cerebral. Una mejor comprensión de cómo los tumores cerebrales causan convulsiones puede conducir a estrategias para prevenirlas o tratarlasellos.
"Comenzamos este proyecto estudiando las células cerebrales normales", dijo el coautor principal, el Dr. Benjamin Deneen, profesor asociado en el Centro de Células Madre y Medicina Regenerativa en Baylor y el Instituto de Investigación Neurológica del Texas Children's Hospital ". El cerebrotiene miles de millones de células, de las cuales solo el 30 por ciento son neuronas. Los astrocitos son el tipo celular predominante del 70 por ciento restante. Sorprendentemente, los astrocitos no se han estudiado con tanto detalle como las neuronas ".
"Aunque los astrocitos a menudo se clasifican en términos generales como un tipo de célula, existe una gran diversidad en las funciones que desempeñan estas células", dijo el coautor principal, el Dr. Chad Creighton, profesor asociado de medicina y miembro de Dan L DuncanCentro Integral de Cáncer División de Bioestadística en Baylor.
Los astrocitos juegan diversos roles en el cerebro, desde el apoyo a las funciones de las neuronas, participando en la formación y función de sinapsis y en la liberación de neurotransmisores, hasta la creación de la barrera hematoencefálica y otras funciones. Lo que no se sabe es si todas estas funcionesson llevados a cabo por diferentes subpoblaciones de astrocitos. Este estudio explora la diversidad celular y funcional del tipo de célula más enigmático, pero más abundante en el cerebro. Responder esta pregunta fundamental sirvió como punto de partida para esta investigación.
Mejor comprensión del astrocito infravalorado
Los investigadores tomaron poblaciones de astrocitos de ratón, que hasta ahora se consideraban un tipo de célula con poca diversidad, y utilizaron marcadores moleculares expresados en la superficie de las células para dividir las células en subpoblaciones de acuerdo con los marcadores de superficie celular expresados.identificaron cinco subpoblaciones los científicos las llamaron subpoblaciones A, B, C, D y E, cada una de las cuales contenía una combinación única de marcadores de la superficie celular. Estas subpoblaciones estaban constantemente presentes en varias regiones diferentes del cerebro.
Otros estudios mostraron que cada subpoblación de astrocitos expresaba distintos conjuntos de genes. Estas firmas moleculares sugerían que cada subpoblación podría desempeñar diferentes funciones en el cerebro. En particular, los científicos estaban interesados en la subpoblación C, que expresaba un número significativo de genes asociadoscon sinapsis, las uniones que transmiten impulsos nerviosos que conectan redes de neuronas en el cerebro.
Los investigadores compararon la capacidad de las diferentes subpoblaciones de astrocitos para apoyar la formación y función de sinapsis entre neuronas.
"En el laboratorio, combinamos la subpoblación individual de astrocitos con neuronas y medimos la formación y función de las sinapsis", dijo Deneen. "Encontramos que las neuronas incubadas con la subpoblación C producían más sinapsis que las neuronas incubadas con las otras subpoblaciones".
Tomados en conjunto, estos resultados revelaron que los astrocitos en el cerebro normal del ratón comprenden al menos cinco subpoblaciones distintas que apoyan de manera diferencial la formación y función de sinapsis.
Vinculación de astrocitos al glioma humano
"Los astrocitos están asociados con numerosas afecciones neurológicas, como lesiones, esclerosis múltiple, autismo, esquizofrenia, enfermedad de Alzheimer y Parkinson y tumores cerebrales. Dado que encontramos diversas subpoblaciones de astrocitos, nos preguntamos si estas subpoblaciones también podrían explicar las contribuciones de astrocitos a un huéspedde diferentes enfermedades neurológicas ", dijo Deneen.
Uno de los intereses del laboratorio de Deneen es identificar los mecanismos que regulan el desarrollo de astrocitos y cómo estas células contribuyen a las enfermedades neurológicas, en particular el glioblastoma multiforme humano, el tipo de tumor cerebral más agresivo y mortal. En este tipo de cáncer, alrededor de 80el porcentaje del tumor comprende células similares a los astrocitos transformados y, al igual que en el caso del tejido cerebral normal, la diversidad de estas subpoblaciones de células tumorales y funciones en los tumores cerebrales no se había estudiado en detalle.
En este caso, los científicos utilizaron un enfoque diferente para determinar si las células similares a los astrocitos en el glioblastoma humano incluyen diferentes subpoblaciones de astrocitos.
"Usamos conjuntos de datos genómicos disponibles públicamente para ayudarnos a comprender qué distingue los diferentes tipos de astrocitos entre sí", dijo Creighton. "Los conjuntos de datos genómicos compilan genomas completos, todos los genes, de diferentes tipos de células. Utilizando estodescubrimos que cada tipo de astrocito humano mostraba patrones muy distintos de activación génica. Al comparar estos patrones con los patrones asociados con el cáncer de cerebro o con la epilepsia, utilizando datos públicos, descubrimos cómo los tipos específicos de astrocitos parecen tener rolesen estas enfermedades "
Para respaldar que los astrocitos parecían desempeñar un papel en el glioblastoma humano, los investigadores diseñaron genéticamente dos modelos de ratones de la enfermedad y observaron que las subpoblaciones de astrocitos también están presentes en tumores de ratones. Las subpoblaciones también están presentes en muestras humanas primarias de glioblastoma humanomultiforme.
Astrocitos y convulsiones
Una característica sorprendente del glioblastoma, que generalmente conduce al descubrimiento del tumor, son las convulsiones epilépticas.
En una ocasión, Deneen estaba hablando con el Dr. Jeffrey L. Noebels sobre esta investigación. Noebels, profesor de neurología, neurociencia y genética molecular y humana, director del Laboratorio de Neurogenética del Desarrollo Blue Bird Circle en Baylor y es unlíder en el campo de la epilepsia, le preguntó a Deneen, "¿sus ratones con tumores cerebrales tienen convulsiones?" "Sí", dijo Deneen.
Esta conversación condujo a la planificación de una serie de experimentos en los modelos de glioma en ratones para determinar la escala de tiempo de las convulsiones y si las diferentes subpoblaciones de células similares a los astrocitos dentro del tumor se asociaron con convulsiones.
Los resultados de estos experimentos mostraron que a medida que el tumor crece, la excitabilidad de las neuronas adyacentes aumenta progresivamente. Setenta días después del nacimiento, los ratones tuvieron convulsiones visibles que se correlacionaron con la aparición de la subpoblación de astrocitos C. Además de vincular estas subpoblaciones de tipo astrocitoPara las convulsiones, los científicos demostraron que la subpoblación C expresa un número significativo de genes vinculados a la epilepsia.
Si bien la subpoblación C parece estar involucrada con convulsiones en el modelo de ratón de glioblastoma, las subpoblaciones B y D mostraron que podían migrar más en ensayos de laboratorio que la población C.
"En conjunto, la evidencia del modelo de ratón de glioblastoma indica que a medida que el tumor evoluciona, se desarrollan diferentes subpoblaciones de células similares a los astrocitos dentro del tumor y ejecutan distintas funciones relacionadas con dos características importantes del tumor, un desequilibrio sináptico que puedeconducen a convulsiones y migración tumoral que puede conducir a la invasión tumoral de otros tejidos ", dijo Deneen.
"Menos de la mitad de los pacientes con epilepsia causada por un tumor cerebral pueden recibir ayuda con los medicamentos antiepilépticos existentes", dijo Noebels, coautor del trabajo. "No entendemos exactamente cómo las células malignas causan convulsiones o por qué convulsionespersisten después de la cirugía tumoral. Hasta ahora, solo podíamos estudiar este tejido cerebral en etapas posteriores engañosas. Estoy emocionado de que este modelo experimental de próxima generación en ratones nos permita estudiar, por primera vez, los primeros efectos de los tumores humanos enlos circuitos cerebrales antes de que las convulsiones comiencen realmente y comprendan los mecanismos. Estos estudios serían un avance importante en la atención al paciente, lo que permitiría a los médicos evitar valiosos meses dedicados a la búsqueda de una terapia efectiva para detener las convulsiones.esencia."
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Materiales proporcionado por Baylor College of Medicine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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