Nuevo método para investigar las relaciones de desarrollo de las células en el cerebro
Durante el desarrollo, las llamadas células progenitoras dan lugar a diferentes tipos de neuronas. Al marcar las células progenitoras con un código de barras de ADN, los investigadores pueden rastrear qué tipos de células se originan a partir de qué células progenitoras. Crédito: MPI de Neurobiología / Kuhl
Nuestro cerebro es extremadamente complejo y realiza innumerables procesos complicados que nos permiten pensar, movernos y sentir. Esto solo es posible debido a la enorme diversidad de diferentes tipos de células en el cerebro, cada una con una función muy específica. Investigadores del Instituto Max Planck de Neurobiología, junto con un equipo internacional, investigaron cómo surge esta diversidad. Establecieron un método para analizar las relaciones de desarrollo de los tipos de células en el cerebro del ratón. Sus resultados muestran que las similitudes en los tipos de células no son una medida del grado de relación: las células de tipos de células similares a menudo no están relacionadas. Por el contrario, células de tipos muy diferentes pueden compartir el mismo origen.
Nuestro cuerpo se compone de cientos de tipos de células, cada una con una función muy específica. Estas células pueden diferir mucho en sus propiedades, lo que se puede ver claramente comparando, por ejemplo, una célula sanguínea con una célula de la piel. Sin embargo, cada célula lleva información genética idéntica. La diversidad es posible porque las células no utilizan toda esta información. Cada tipo de célula solo activa los genes que realmente requiere. Este subconjunto luego se traduce en ARN y proteínas, lo que da como resultado un tipo de célula muy específico.
El destino de la mayoría de las células se determina durante el desarrollo. El proceso cuando las células no especializadas maduran en tipos de células específicas se denomina diferenciación. Sin diferenciación, un óvulo fertilizado no podría dar lugar a un organismo con diferentes tipos de tejidos. Inicialmente, el óvulo es capaz de formar cualquier tipo de célula. En sus células descendientes, esta capacidad disminuye gradualmente, de modo que hacia el final del desarrollo embrionario, las células generalmente solo pueden diferenciarse en un tipo de célula específico.
Gran variedad en el cerebro
En el cerebro se encuentra una variedad particularmente grande de tipos de células, la mayoría de las cuales son células gliales y neuronas. Estos se pueden dividir en varios tipos de células especializadas: hay más de 100 tipos diferentes solo para neuronas inhibitorias. Se originan a partir de células progenitoras neurales que se dividen varias veces al comienzo del desarrollo. Más tarde, sus células hijas dan lugar a los diferentes tipos de células.
Una pregunta aún sin resolver es cómo surge esta enorme diversidad de tipos de células a partir de células progenitoras indiferenciadas en unas pocas semanas en humanos o días en ratones. Un equipo internacional dirigido por Christian Mayer investigó los mecanismos que dan lugar a la diversidad celular en el cerebro del ratón. Los investigadores estaban particularmente interesados en saber si diferentes tipos de células pueden originarse a partir de una sola célula progenitora y en qué momento durante el desarrollo se determina el destino de las neuronas.
Códigos de barras hechos de ADN artificial
Los científicos desarrollaron una nueva técnica para marcar células progenitoras. Para ello, crearon millones de secuencias de ADN artificial, los llamados códigos de barras. Al insertar uno de los códigos de barras en cada celda, miles de células progenitoras se marcaron de manera única, similar a los códigos de barras que sabemos que se usan para escanear bienes de consumo. Cuando una célula etiquetada se dividía, pasaba el código de barras a sus células hijas, lo que permitía identificar qué células descendían unas de otras. Los investigadores combinaron este método con la secuenciación de ARN de una sola célula, que identifica todos los genes activos en una célula. Con base en esta información, pudieron clasificar las células marcadas con código de barras en diferentes tipos de células.
Al combinar los dos métodos, los científicos demostraron que los tipos de células y las similitudes entre ellas no se pueden usar para hacer suposiciones sobre relaciones de desarrollo: contrariamente a lo que generalmente se piensa, las células de un tipo de célula similar a menudo no se pueden rastrear hasta un origen común en el desarrollo. Esto significa que las células progenitoras no relacionadas pueden dar lugar a tipos de células similares (convergencia).
Diferentes tipos de células de una sola célula progenitora
Los científicos también pudieron demostrar el escenario opuesto en neuronas inhibitorias: incluso diferentes tipos de células en diferentes estructuras cerebrales pueden originarse a partir de la misma célula progenitora (divergencia). En este caso, la célula progenitora parece determinar el destino de la neurona. Por lo tanto, la diferenciación comienza a nivel de las células progenitoras y no más tarde debido a señales externas. En consecuencia, una célula progenitora puede dar lugar a varios tipos de células neuronales y, sorprendentemente, hasta el final del desarrollo, un momento en el que se suponía que este potencial ya no existía.
Los científicos esperan que, en base a estos resultados, Los trastornos del neurodesarrollo se comprenderán mejor en el futuro. Por ejemplo, examinar las relaciones de desarrollo de las células podría proporcionar información sobre por qué ciertos grupos de neuronas se ven afectados por mutaciones genéticas que causan enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Además, el novedoso método puede extenderse a cualquier otro tipo de tejido, abriendo así un enorme espectro de posibles aplicaciones.
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Los científicos revelan el origen de la diversidad neuronal en el hipotálamo Más información: Rachel C. Bandler et al, Delineación unicelular del linaje y la identidad genética en el cerebro del ratón, Nature ( 2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04237-0 Información de la revista: Nature
Proporcionado por Max Planck Society Cita: Nuevo método para investigar las relaciones de desarrollo de las células en el brain (2021, 20 de diciembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-12-method-developmental-relationships-cells-brain.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.