Investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison han identificado una proteína clave para el desarrollo de un tipo de célula cerebral que se cree que desempeña un papel en trastornos como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson y utilizaron el descubrimiento para cultivar las neuronas a partir de células madre por primera vez.
Las neuronas de norepinefrina derivadas de células madre del tipo que se encuentra en una parte del cerebro humano llamada locus coeruleus pueden permitir la investigación de muchas enfermedades psiquiátricas y neurodegenerativas y proporcionar una herramienta para desarrollar nuevas formas de tratarlas.
Yunlong Tao, investigador de la Universidad de Nanjing en China que era profesor de investigación en el Centro Waisman de la Universidad de Wisconsin-Madison cuando se realizó el estudio, y Su-Chun Zhang, profesor de neurociencia y neurología de la Universidad de Wisconsin-Madison, publicaron su trabajo sobre las células, a las que llaman neuronas LC-NE, en la revista Nature Biotechnology.
Las neuronas de norepinefrina en el locus coeruleus regulan los latidos del corazón, la presión arterial, la excitación, la memoria, la atención y las reacciones de “lucha o huida”.
Los seres humanos tienen aproximadamente 50.000 neuronas LC-NE en el cerebro posterior, donde se encuentra el locus coeruleus. A partir de ahí, las neuronas LC-NE llegan a todas las partes del cerebro y la médula espinal.
“Las neuronas de norepinefrina en el locus coeruleus son esenciales para nuestra vida. Lo llamamos el centro de la vida”, dice Zhang.
“Sin estas células nerviosas, probablemente nos estaríamos extinguidos de la Tierra”.
Estas neuronas también desempeñan un papel, aunque desconocido, en diversas enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas.
En muchas enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y el Parkinson, las neuronas comienzan a degenerarse en una etapa muy temprana, a veces años antes de que otras regiones del cerebro comiencen a fallar.
“La gente ha notado esto durante mucho tiempo, pero no saben cuál es la función del locus coeruleus en este proceso. Y en parte porque no tenemos un buen modelo para imitar las neuronas LC-NE humanas”, dice Tao, primer autor del estudio.
Los intentos anteriores de crear estas neuronas a partir de células madre humanas siguieron un protocolo basado en el desarrollo de neuronas LC-NE en modelos de ratón.
Durante dos años, Tao exploró por qué estos intentos estaban fracasando y cómo el desarrollo de las neuronas a partir de células madre era diferente en los humanos.
En el nuevo estudio, identificó la ACTIVIN-A, una proteína que pertenece a una familia de factores de crecimiento, como importante en la regulación de la neurogénesis en las neuronas NE humanas.
“Tenemos una nueva comprensión sobre el desarrollo del locus coeruleus”, dice Tao.
“Ese es el principal hallazgo de este artículo, y en base a ese hallazgo, podemos generar neuronas de norepinefrina locus coeruleus”.
Para crear neuronas LC-NE, los investigadores convirtieron células madre pluripotentes humanas en células del cerebro posterior.
Luego, usando ACTIVIN-A y una serie de señales adicionales, dirigieron el desarrollo celular hacia su destino como neuronas LC-NE.
Una vez convertidas, las células mostraron características típicas del funcionamiento de las neuronas LC-NE en el cerebro humano, liberando el neurotransmisor norepinefrina.
También mostraron arborización axonal (extensión de los brazos largos y ramificados de las neuronas que permiten las conexiones entre las células cerebrales) y reaccionaron a la presencia de dióxido de carbono, que es crucial para el control de la respiración.
Las nuevas células pueden servir como modelos para la enfermedad en los seres humanos, lo que permite a los científicos evaluar los medicamentos para posibles tratamientos y responder preguntas como por qué las células del locus coeruleus mueren tan pronto en las enfermedades neurodegenerativas.
“Si esto es algo causal, entonces podríamos hacer algo para prevenir o retrasar el proceso de neurodegeneración”, dice Zhang.
Es posible que algún día las células LC-NE sirvan como terapia con células madre.
“La aplicación de estas células es bastante amplia en su significado”, dice Zhang.
A continuación, los investigadores planean examinar los mecanismos detallados a través de los cuales ACTIVIN-A regula el desarrollo de las neuronas LC-NE.
El grupo también utilizará las células para el trabajo traslacional de detección de fármacos y modelado de enfermedades.
Fuente: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/11/231117134930.htm
Fecha: Noviembre 2023