Cómo mapear conexiones cerebrales usando códigos de barras de ADN
Una sección de cerebro de ratón teñida para identificar neuronas individuales y todas sus conexiones. Cada color representa un código de barras de ADN diferente. Crédito: Xiaoyin Chen, laboratorio Zador/CSHL.
Un nuevo método desarrollado en Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) utiliza la secuenciación de ADN para mapear de manera eficiente conexiones de largo alcance entre diferentes regiones del cerebro. El enfoque reduce drásticamente el costo de mapear las conexiones de todo el cerebro en comparación con los métodos tradicionales basados en microscopía.
Los neurocientíficos necesitan mapas anatómicos para comprender cómo fluye la información de una región del cerebro a otra. «Trazar las conexiones celulares entre diferentes partes del cerebro, el conectoma, puede ayudar a revelar cómo el sistema nervioso procesa la información, así como también cómo el cableado defectuoso contribuye a la enfermedad mental y otros trastornos», dice Longwen Huang, investigador postdoctoral en el laboratorio del profesor Anthony Zador de CSHL. La creación de estos mapas ha sido costosa y consumió mucho tiempo, exigiendo esfuerzos masivos que están fuera del alcance de la mayoría de los equipos de investigación.
Los investigadores suelen seguir los caminos de las neuronas utilizando etiquetas fluorescentes, que pueden resaltar cómo las células individuales se ramifican a través de un red neuronal enredada para encontrar y conectarse con sus objetivos. Sin embargo, la paleta de etiquetas fluorescentes adecuadas para este trabajo es limitada. Los investigadores pueden inyectar tintes de diferentes colores en dos o tres partes del cerebro y luego rastrear las conexiones que emanan de esas regiones. Pueden repetir este proceso, apuntando a nuevas regiones, para visualizar conexiones adicionales. Para generar un mapa de todo el cerebro, esto se debe hacer cientos de veces, usando nuevos animales de investigación cada vez.
El método desarrollado en el laboratorio de Zador, llamado secuenciación de conectomas de animales individuales en todo el cerebro (BRICseq ), adopta un enfoque diferente. «Ya no etiquetamos las regiones del cerebro y sus proyecciones usando colores. Las estamos etiquetando usando secuencias de nucleótidos», dice Huang. La combinación de las cuatro letras del código de ADN en «códigos de barras» cortos genera un número virtualmente infinito de etiquetas que pueden distinguir una célula de otra, explica. Después del etiquetado, los investigadores usan secuenciación de ADN para analizar pequeños segmentos de tejido cerebral, interpretando cada código de barras recurrente como una señal de una conexión celular.
«La diversidad de códigos de barras es realmente alta en comparación con la cantidad de colores que podemos uso en la investigación científica. Así que ahora podemos realmente etiquetar una gran cantidad de neuronas y regiones del cerebro por animal, lo que nos permite mapear proyecciones de múltiples regiones del cerebro usando estos códigos de barras», dice Huang.
El equipo de investigación , incluido el ex estudiante de posgrado Justus Kebschull, que trabajó con Huang para desarrollar la técnica, informan en la revista Cell que BRICseq mapea con precisión la conectividad de región a región en el cerebro de los ratones. Dicen que el enfoque será ampliamente accesible y debería ser adaptable a otros organismos.
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Un investigador desarrolla un método para mapear el cambio y el desarrollo de las células cerebrales en ratones Más información: Longwen Huang et al, BRICseq Bridges Brain-wide Interregional Connectivity to Neural Activity and Gene Expression in Animales individuales, célula (2020). DOI: 10.1016/j.cell.2020.05.029 Información del diario: Cell
Proporcionado por Cold Spring Harbor Laboratory Cita: Cómo mapear conexiones cerebrales usando códigos de barras de ADN ( 2020, 14 de julio) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-07-brain-dna-barcodes.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.