El cerebro de los mamíferos se desarrolla a través de una compleja interacción de señales espaciales. Estas pistas son generadas por morfógenos difusibles, interacciones de célula a célula y programas genéticos intrínsecos que dan como resultado probablemente más de mil tipos de células distintos.
Comprender este proceso requiere una caracterización sistemática de los estados celulares. Comprender cómo surgen cientos de tipos de células diferentes ha resultado difícil, especialmente porque los científicos no tienen las tecnologías para capturar la toma de decisiones celular a lo largo del tiempo.
Los avances recientes han permitido a los científicos evaluar los cambios en la actividad genética de las células cerebrales individuales, por lo que algunos grupos han comenzado a centrarse ampliamente en cómo los tipos de células especializadas se transforman en células. regiones del cerebro. Aunque, hasta ahora, nadie ha rastreado ejemplos de expresión genética en todo el cerebro en desarrollo.
Ahora, por primera vez, EPFL Los investigadores y sus colaboradores en el Instituto Karolinska en Suecia han mapeado las trayectorias genéticas y de desarrollo que siguen las células embrionarias hacia su destino en la maduración. cerebro.
El autor principal del estudio, Gioele La Manno, jefe del Laboratorio EPFL de Biología de Sistemas de Neurodesarrollo, dijo: «Este atlas molecular no solo puede ayudar a comprender mejor el cerebro sano y enfermo, sino que también puede mejorar los enfoques terapéuticos, como la terapia de reemplazo celular para enfermedades neurodegenerativas».
Los científicos analizaron muestras de cerebro de embriones de ratón todos los días, desde el día 7 después de la fertilización hasta el nacimiento. Hicieron esto para monitorear la toma de decisiones en células individuales a lo largo del tiempo. Con la ayuda de poderosas técnicas de secuenciación y métodos matemáticos, los científicos han obtenido cerca de 290.000 perfiles de expresión génica de células individuales de todas las regiones del cerebro. También obtuvieron casi 800 ‘estados’ celulares incluidos en los programas de desarrollo de diferentes células, incluidas las neuronas y las células de apoyo neuronal.
A medida que se desarrollan los progenitores neuronales, dejan de proliferar y se diferencian en decenas de neuronas múltiples. Siguieron el surgimiento de esta diversidad y describieron cuándo aparecieron células nerviosas primitivas, llamadas neuroblastos, en diferentes regiones del cerebro.
Los neuroblastos en ratones aparecen antes del noveno día de desarrollo fetal. Estas neuronas pioneras están involucradas en funciones sensoriales y motoras.
Manno dijo, “Una de las primeras cosas que hay que hacer es configurar las funciones motoras y sensoriales porque si no las configura pronto, más adelante será más difícil construir ‘autopistas’ hacia la periferia”.
Los científicos también han descubierto un tipo específico de progenitores neuronales llamados células organizadoras de la glía radial. El papel de estos progenitores es producir mensajeros moleculares y dirigir el desarrollo de las células vecinas. Los mensajeros moleculares establecen la posición de varios tipos de células especializadas dentro del cerebro.
Manno dijo, “Si el cerebro fuera una orquesta, las células gliales radiales organizadoras serían el director. Estas células gliales radiales producen una mayor variedad de mensajeros moleculares de lo que pensaban los científicos. «
Este estudio detallado permitió a los científicos identificar poblaciones de células de diferentes tamaños, con algunas poblaciones compuestas por 100 veces más células que otras. Una de estas poblaciones más grandes de neuronas excitadoras se encuentra en el prosencéfalo. Por otro lado, las personas más pequeñas identificadas fueron un tipo de célula de soporte neuronal llamada células ependimarias.
el hermano dicho, “La gran cantidad de información contenida en este atlas cerebral puede 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 también puede servir como referencia para evaluar el tejido cerebral generado a partir de células madre en un plato de laboratorio. «
“Estamos planeando descubrir en qué cerebro en desarrollo se encuentran las diferentes poblaciones de células. El atlas actual es un gráfico molecular que le indica qué tipos de células son similares y cuáles son diferentes. Ahora queremos ver dónde están estas células dentro del cerebro. «
Referencia de la revista:
- La Manno, G., Siletti, K., Furlan, A. et al. Arquitectura molecular del cerebro de ratón en desarrollo. Naturaleza (2021). DUELE: 10.1038 / s41586-021-03775-x
