Durante décadas, los científicos han recurrido a la retina del humilde ratón de laboratorio como un organismo modelo ideal para comprender cómo se conectan las neuronas para formar circuitos en el cerebro. Pero como modelo para la visión y las enfermedades relacionadas con la visión, los ratones simplemente no lo sonequipado.
El problema, dijo Joshua Sanes, profesor de Biología Molecular y Celular Jeff C. Tarr y director del Centro de Ciencias del Cerebro, es que carecen de una fóvea, un área pequeña y especializada en la retina que genera una visión central nítidaposible. Entre los mamíferos, solo los primates tienen una fóvea.
La fóvea se ha estudiado bien durante décadas. Los investigadores han demostrado una especialización tanto funcional como estructural en las células foveales, pero los mecanismos que dan lugar a las diferencias entre la fóvea y la retina periférica siguen siendo un misterio.
Para comenzar a desentrañar ese misterio, un equipo de investigadores dirigido por Sanes aplicó métodos de secuenciación genética de alto rendimiento para crear el primer atlas celular de la retina de los primates. Descubrieron que, si bien la fóvea y la retina periférica comparten la mayoría de los mismos tipos de células,las células se encuentran en diferentes proporciones en cada región, y muchas muestran diferentes patrones de expresión génica.
El estudio, dijo Sanes, ofrece una base importante para que los investigadores se basen en ellos mientras buscan comprender cómo funciona la visión en los primates, incluidos los humanos, y cómo puede verse alterada por una enfermedad. El trabajo se describe en un artículo publicado en celda el 21 de febrero
Para crear el atlas celular, Sanes y sus colegas comenzaron con 165,000 células recolectadas de las retinas de macacos, aproximadamente la mitad de ellas foveales y la otra mitad periféricas. El equipo utilizó herramientas genéticas para separarlas en sus diversos tipos, identificando entre 65 y 70tipos en ambas partes del ojo, junto con los genes que cada tipo expresa.
Los resultados produjeron buenas y malas noticias.
La buena noticia, dijo Sanes, fue que a los investigadores se les ocurrieron ideas sobre lo que hace que la fóvea sea especial. "Aproximadamente el 90 por ciento de los tipos de células se comparten", dijo Sanes, "pero lo que es más revelador es que ... [eldos tipos] expresan muchos genes diferentes. Creemos que observar esos genes nos ayudará a explicar gran parte de la diferencia funcional entre una célula en la fóvea y otra en la periferia ".
La mala noticia fue que cuando el equipo trató de encontrar equivalentes de ratón del tipo de célula principal que envía un mensaje desde la fóvea al cerebro, llamada "célula ganglionar enana" por su pequeño tamaño, en gran parte resultaron vacíos.
"Desafortunadamente, los 'enanos' son la gran mayoría de las células del ganglio foveal", dijo Sanes. "Esperábamos encontrar el equivalente de ratón de esas células ... para poder estudiarlas usando todas las herramientas que ya hemos desarrollado, pero no lo hicimos. Fue una decepción ".
Armados con su atlas celular, Sanes y sus colegas recurrieron a casi 200 genes implicados en enfermedades cegadoras y descubrieron que algunos, particularmente los asociados con la degeneración macular y el edema macular diabético, se expresan selectivamente en las células foveales, una pista tentadora de por quétales enfermedades afectan principalmente a la fóvea: la mácula es una región ligeramente más grande de la retina con la fóvea en su centro, por lo que "este patrón tiene sentido", dijo Sanes.
"Por ejemplo, encontramos un gen de susceptibilidad a la degeneración macular que se expresa en niveles sustancialmente más altos en los conos y bastones foveales que en los conos y bastones periféricos", dijo Sanes. "Eso puede estar relacionado con el hecho de que es una enfermedad macular.para el edema macular diabético: encontramos dos genes de susceptibilidad expresados en niveles más altos en los vasos sanguíneos de la fóvea que en la periferia ". La degeneración macular y el edema macular diabético se encuentran entre las principales causas de ceguera en los EE. UU. y el mundo.
"También llevamos esos genes al atlas celular del ratón", continuó Sanes, "y en muchos casos no se expresaron o se expresaron en diferentes células. Eso sugiere que, al menos para algunas de estas enfermedades, mirarla forma en que actúa un gen en los ratones puede no ser muy revelador, porque puede que no se exprese en las mismas células ".
En el futuro, dijo Sanes, el atlas celular podría servir como un recurso valioso tanto para estudios centrados en enfermedades específicas como para preguntas científicas básicas.
"En el lado de la enfermedad, con solo tener este conocimiento podemos pensar en mejores tratamientos", dijo Sanes. "Esto también podría ser una base para analizar el material patológico. Estamos colaborando con personas que han analizadoaños para varios propósitos, lo que significa que podríamos comenzar a probar hipótesis, por lo que si pensamos que a las personas con glaucoma les falta cierto tipo de célula o que la expresión de un gen es demasiado baja o demasiado alta, podemos probar eso.
"En el lado de la investigación básica", continuó, "podemos tomar un gen que tengamos razones para pensar que podría desempeñar un papel en las diferencias fisiológicas en las células y colocarlo en una célula de ratón y ver si cambia lapropiedades de esa celda. Esto nos dará una gran ventaja al intentar responder a este tipo de preguntas ".
Esta investigación fue apoyada con fondos del National Eye Institute parte de los National Institutes of Health, el Broad Institute y la BrightFocus Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Harvard . Original escrito por Peter Reuell. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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