El cerebro de un ratón (rojo y azul) alberga un astrocito humano (verde) que surgió a partir de células madre neurales trasplantadas. Crédito: liu et al./Célula (2023)
En un «tour de force» técnico, los investigadores analizaron varios rasgos de células individuales para identificar aquellos que dan lugar a componentes cruciales del cerebro humano.
El análisis, publicado el 16 de marzo en Celúla1, utiliza una combinación de análisis de proteínas y ARN para purificar y clasificar meticulosamente células madre individuales y sus parientes cercanos aislados de cerebros humanos. Luego, los investigadores inyectaron diferentes tipos de células en ratones y monitorearon las células a medida que se dividían y su progenie asumía funciones especializadas en el cerebro.
La esperanza es que este estudio, y otros similares, arrojen luz sobre cómo estos programas de desarrollo fallan en las enfermedades neurológicas y cómo se pueden aprovechar para crear nuevas terapias. “El censo de células madre y progenitoras en el cerebro humano en desarrollo apenas comienza”, dice Arnold Kriegstein, neurocientífico del desarrollo de la Universidad de California en San Francisco, que no participó en la investigación. «Este trabajo ofrece una buena ventana a parte de esa complejidad».
conjunto de celdas
El cerebro es una sinfonía intrincada de diferentes células, cada una de las cuales realiza funciones esenciales. Las células en forma de estrella conocidas como astrocitos, por ejemplo, son importantes para apoyar el metabolismo en las neuronas, y la pérdida de la función de los astrocitos está relacionada con afecciones neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer. Los oligodendrocitos son células que crean una vaina protectora y aislante alrededor de las conexiones entre las neuronas. Cuando se dañan, como en enfermedades como la esclerosis múltiple, la comunicación entre las neuronas se ralentiza o se detiene por completo.
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Para comprender cómo surgen estas células, los biólogos de células madre Irving Weissman y Daniel Liu y sus colegas de la Universidad de Stanford en California han aprovechado una nueva tecnología que les permitiría estudiar el destino del desarrollo de células individuales extraídas de cerebros humanos.
El equipo aisló células cerebrales de fetos humanos de 17 a 19 semanas de edad y analizó las células en busca de una batería de 11 proteínas de superficie celular, incluidas seis asociadas con el desarrollo de células neurales. También observaron los niveles de ARN como una medida de la actividad de los genes y usaron esta información para purificar 10 tipos de células que probablemente darían lugar a astrocitos, oligodendrocitos y neuronas.
Luego, los investigadores inyectaron las células purificadas en cerebros de ratones. Seis meses después, analizaron estos ratones para averiguar a dónde habían migrado las células y sus descendientes y qué identidades celulares habían asumido.
El enfoque permitió al equipo definir un nuevo tipo de célula progenitora que da lugar a células gliales, un grupo que incluye astrocitos y oligodendrocitos (ver ‘Cómo hacer un cerebro’). Estos progenitores se derivan de células que son más escasas en los cerebros de los ratones que en los cerebros humanos, dice Liu. “Creemos que este tipo de células podría ser importante para las adaptaciones específicas que han hecho los cerebros de los primates”, dice.
Fuente: Referencia 1.
El equipo también encontró que los altos niveles de una proteína llamada Thy1 están asociados con las células del linaje de los oligodendrocitos. Eso va en contra de los hallazgos anteriores, que sugerían que Thy1 era un marcador para las neuronas en lugar de los oligodendrocitos, dice Steven Goldman, neurólogo del Centro Médico de la Universidad de Rochester en Nueva York y jefe de terapia del sistema nervioso central en Sana Biotechnology en Cambridge, Massachusetts. . .
Estas diferencias también podrían ser el resultado de la resolución mejorada de diferentes tipos de células del nuevo enfoque, dice Goldman, y agrega que el trabajo es «un tour de force técnico». … Levantaron el listón en el campo. Weissman dice que la técnica también podría ser útil para estudiar otros tipos de células madre.
Cerveza compleja para un cerebro
El estudio es una importante contribución a la creciente comprensión de los linajes celulares que dan lugar al cerebro humano, coincide Kriegstein. Pero señala que el desarrollo de células madre humanas en ratones puede no reflejar completamente cómo se desarrollarían las células en los cerebros humanos.
A Goldman le preocupa que las cepas derivadas del análisis no reflejen la plasticidad del desarrollo de las células neurales. Otra investigación ha encontrado que algunas células cerebrales pueden comenzar en un linaje, solo para cambiar de camino y emerger como una célula neuronal no relacionada, dice. Liu y Weissman piensan que parte de esta aparente plasticidad fue en cambio un artefacto del estudio de mezclas de células y podría no ser tan pronunciado cuando se utilizan los rigurosos criterios de selección para la purificación de células que desarrollaron.
Pero Goldman sospecha que otros factores influyen en cómo las células neuronales permanecen comprometidas con su linaje. “El sistema nervioso es más complicado en términos de diversificación”, dice Goldman. “Todavía hay mucho que aprender”.
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