Nuevo método utiliza un solo gen para revelar circuitos neuronales de múltiples regiones aguas arriba
a. Esquema de la orientación transináptica anterógrada interseccional de las neuronas que reciben entradas monosinápticas de dos regiones cerebrales aguas arriba. b. Fluorescencia de EYFP en células 293T transfectadas con combinaciones de plásmidos recombinasa (pAAV-hSyn-Cre o pAAV-hSyn-Flpo-3FLAG) y dependiente de recombinasa (pAAV-EF1-DIO-EYFP o pAAV-EF1-fDIO-EYFP). C. Fluorescencia de EYFP en células 293T transfectadas con combinaciones de plásmidos Cre, Flpo y Con/Fon. El plásmido pAAV-hSyn-Con/Fon-EYFP se transfectó en todos los pocillos. Virus adenoasociado AAV1 serotipo 1, gen GOI de interés, proteína fluorescente amarilla mejorada con EYFP. Crédito: Kitanishi T, Tashiro M, Kitanishi N, Mizuseki K
El cuerpo funciona a través de un flujo ascendente y descendente de información mediado por el cerebro. La entrada recibida a través de áreas aguas arriba, como los ojos y los oídos, se distribuye a su región aguas abajo apropiada por medio de las neuronas. Seguir las rutas de expresión de virus con infecciones por vectores virales y observar proteínas sensibles a la luz en una población neuronal con un microscopio de fluorescencia son algunas de las formas en que los científicos se dirigen genéticamente a estas neuronas para comprender mejor su estructura y función en el flujo general de información. «Sin embargo, estos métodos por sí solos tienen una capacidad limitada para dirigirse a las neuronas que reciben entradas monosinápticas de dos regiones ascendentes distintas, lo que a su vez inhibe nuestra capacidad para centrarnos en la estructura y función de las neuronas en una escala más fina», afirma Kenji Mizuseki, profesor del Departamento de Fisiología de la Facultad de Medicina de la Universidad de la Ciudad de Osaka.
Un artículo de biología de las comunicaciones publicado el 22 de febrero detalla cómo el profesor Mizuseki dirigió a un equipo de investigadores para desarrollar un método que denominan «sistema de orientación transináptica anterógrada interseccional», que etiqueta genéticamente las neuronas con un solo gen de interés (GOI), en este case un gen que codifica una proteína fluorescente amarilla mejorada. Demuestran este método de etiquetado en dos circuitos cerebrales de ratón diferentes: la retina/corteza visual primaria al colículo superior y la corteza motora bilateral al cuerpo estriado dorsal.
Los vectores virales son herramientas comúnmente utilizadas para entregar material genético en células, lo que permite rastrear el camino genético que toma un virus cuando se combina con otras células. Esto puso a pensar al equipo. Podrían inyectar virus con genes en diferentes áreas aguas arriba del cerebro que, una vez combinados en regiones aguas abajo especialmente preparadas, alterarían el entorno genético para producir esta proteína fluorescente amarilla mejorada que podrían observar con un microscopio de fluorescencia. «Esta combinación de la tecnología existente serotipo 1 del virus adenoasociado (AAV1) y el sistema de expresión interseccional (INTRSECT)», afirma el primer autor del estudio, Takuma Kitanishi, «trae lo mejor de ambos mundos para un método de etiquetado que podría exhibir especificidad sináptica. «
Usando modelos de ratón, el equipo se puso a trabajar.
Introdujeron virus preparados genéticamente en las regiones anteriores -presinápticas- del ojo derecho y la corteza visual izquierda (V1), y en el colículo superior izquierdo postsináptico (sSC), observándose muchas neuronas emisoras de fluorescencia en el sSC izquierdo pero no en las regiones adyacentes. «También observamos una ausencia de fluorescencia cuando se omitió cualquiera de los virus anteriores», agrega el profesor Mizuseki. Para solidificar que el equipo estaba observando un circuito específico entre la retina/V1 y el sSC, prepararon todo el cerebro introduciendo un vector viral que cruza la barrera hematoencefálica. Además de las neuronas fluorescentes en el sSC, el equipo también las observó en el núcleo geniculado ventral izquierdo (LGNv). Dado que esta región no se proyecta hacia atrás a la retina o V1, plantean la hipótesis de que el LGNv contiene neuronas que integran entradas de la retina y V1. Este resultado adicional y la investigación posterior de probar la solidez de su trabajo es un pico en el enfoque potencial que ofrece su nuevo método.
Pasando a la corteza motora (M2), donde se sabe que el cuerpo estriado dorsal (DS) recibe entradas de M2, el equipo quería saber si las neuronas de DS recibían entradas de las regiones M2 izquierda y derecha. Al aplicar su método, vieron la proteína fluorescente en todos los tipos de neuronas del síndrome de Down que examinaron.
«Después de estos experimentos», afirma el profesor Mizuseki, «está claro que nuestro método proporciona un medio poderoso para determinar las ubicaciones , números y tipos de células de neuronas que reciben entradas monosinápticas de las dos regiones aguas arriba definidas».
En el futuro, el profesor Mizuseki expresó su interés en expandir este nuevo método reemplazando el GOI con uno que produce un sensor fotosensible proteína que luego pueden usar para excitar o suprimir la actividad neuronal con luz.
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La nueva sonda de resonancia magnética puede revelar más sobre el funcionamiento interno del cerebro Más información: Takuma Kitanishi et al, Intersectional, anterograde transynaptic targeting of neurons receive monosinaptic input from two upstream region, Biología de las Comunicaciones (2022). DOI: 10.1038/s42003-022-03096-3 Información de la revista: Communications Biology
Proporcionado por la Universidad de la Ciudad de Osaka Cita: Nuevo método utiliza un solo gen para revelar circuits from multiple upstream region (8 de marzo de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-method-gene-reveal-neuronal-circuits.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.