Mapeo de la expresión génica en el cerebro fetal

INSTITUTO ALLEN PARA LA CIENCIA DEL CEREBRO Investigadores del Instituto Allen para la ciencia del cerebro en Seattle, en colaboración con científicos de todo el país, han creado un mapa de la expresión génica de todo el cerebro durante el desarrollo prenatal. El mapa podría arrojar luz sobre cómo los cerebros humanos se desarrollan de manera diferente a los cerebros de ratones o incluso a otros primates. Los datos también deberían permitir a los investigadores vincular los genes implicados en los trastornos del desarrollo con sus patrones de expresión durante el desarrollo, lo que podría ayudar a explicar las raíces de trastornos como el autismo. El trabajo se describe en un artículo publicado hoy (2 de abril) en Nature.

“No hay duda de que se trata de un . . . recurso que será de utilidad para muchos científicos del desarrollo” dijo Wieland Huttner, biólogo celular y neurobiólogo del Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética en Dresden, Alemania. Huttner no participó en el trabajo, pero previamente había mapeado genes…

Para los científicos interesados en el tema, es una mina de oro revisar los datos y seleccionar el genoma en el que [están] interesados, y para ver cómo se expresan los genes de interés en el cerebro en desarrollo, dijo Pierre Vanderhaeghen, neurobiólogo del desarrollo de la Universidad de Bruselas en Bélgica, quien tampoco participó en la investigación.

Los investigadores examinaron tejidos de cuatro cerebros fetales conservados entre 15 y 21 semanas después de la concepción. Elegimos esta etapa de desarrollo en particular porque es cuando realmente se está formando la neocorteza, dijo el coautor del estudio, Ed Lein, del Instituto Allen. El neocórtex es la capa externa del cerebro y el sitio de los procesos cognitivos de orden superior, como el razonamiento, el lenguaje y la memoria.

Para mapear la expresión génica fetal, el equipo de Leins cortó el cerebro en rodajas finas. Diseccionaron pequeñas poblaciones de células de los cortes usando láseres, aislaron el ARN de los tejidos disecados y luego midieron la expresión génica en cada muestra usando micromatrices. También tiñeron algunos cortes de cerebro para delinear las ubicaciones de las estructuras cerebrales y para hacer coincidir mejor la expresión génica con las coordenadas espaciales. De cada cerebro, los investigadores aislaron alrededor de 300 regiones anatómicas.

El atlas resultante ya ha arrojado algunos hallazgos interesantes, dijo Lein. Por ejemplo, los investigadores se preguntaron si los genes que muestran una expresión atípica después del nacimiento en personas con autismo podrían mostrar patrones de expresión agrupados antes del nacimiento. Así que buscaron en el atlas para determinar dónde tendían a expresarse estos genes relacionados con el autismo y descubrieron que estaban enriquecidos en células excitadoras recién generadas de la corteza en desarrollo. El autismo está asociado con un equilibrio atípico en la señalización excitatoria e inhibitoria.

Los investigadores también comenzaron a explorar cómo la expresión génica dentro del cerebro podría diferir entre humanos y otros primates en el desarrollo temprano. Lein y sus colegas analizaron dónde se expresaban los genes que diferían entre las especies en el cerebro fetal y descubrieron que a menudo se expresaban en la corteza frontal, una región involucrada en la memoria, la resolución de problemas y otras funciones cognitivas; en la zona de la subplaca, región que genera neuronas corticales; y en ciertas neuronas inhibidoras.

Los nuevos datos están disponibles en línea como parte del Allen Brain Atlas. Para cada una de las 300 regiones que analizaron los investigadores, ahora están disponibles los datos de expresión de las decenas de miles de genes que codifican proteínas en el genoma humano, dijo Lein.

Vanderhaeghen comparó el trabajo con artículos que describen el genoma completo. secuencias. Explicó que los estudios que involucran grandes conjuntos de datos a veces tardan años en dar los mejores resultados. Siempre es difícil saber qué resultará, al igual que la secuenciación del genoma, pero eso ha demostrado ser fundamental para los principales descubrimientos en biología, dijo.

JA Miller et al., Transcripcional panorama del cerebro humano prenatal, Nature, doi:10.1038/nature13185, 2014.

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