Paola Arlotta. Imagen: BD Colen. Fuente: Universidad de Harvard.
Un nuevo hallazgo realizado por biólogos especializados en el estudio de células madre de la Universidad de Harvard (Estados Unidos) ha puesto patas arriba uno de los fundamentos de la neurobiología, al demostrar que es posible convertir un tipo de neurona ya diferenciada en otro tipo distinto, en el interior del cerebro.
El descubrimiento, realizado por Paola Arlotta y Caroline Rouaux, “señala que tal vez el cerebro no es tan inmutable como hasta ahora se ha pensado, porque al menos durante un breve periodo de tiempo se puede reprogramar la identidad de una clase de neurona y convertirla en otra", asegura Arlotta, profesora asociada del Departamento de Células Madre y Biología Regenerativa (SCRB) de la Universidad de Harvard en un comunicado emitido por dicha institución.
El principio de reprogramación por linaje directo de células diferenciadas en el interior del cuerpo fue probado por vez primera por el co-presidente del Harvard Stem Cell Institute (HSCI), Doug Melton y sus colaboradores, hace cinco años. En aquella ocasión, los científicos lograron reprogramar células exocrinas del páncreas, para convertirlas directamente en células beta productoras de insulina.
Ahora, Arlotta y Rouaux han demostrado que las neuronas también pueden cambiar. Los resultados de su estudio han aparecido publicados en la revista Nature Cell Biology.
El descubrimiento, realizado por Paola Arlotta y Caroline Rouaux, “señala que tal vez el cerebro no es tan inmutable como hasta ahora se ha pensado, porque al menos durante un breve periodo de tiempo se puede reprogramar la identidad de una clase de neurona y convertirla en otra", asegura Arlotta, profesora asociada del Departamento de Células Madre y Biología Regenerativa (SCRB) de la Universidad de Harvard en un comunicado emitido por dicha institución.
El principio de reprogramación por linaje directo de células diferenciadas en el interior del cuerpo fue probado por vez primera por el co-presidente del Harvard Stem Cell Institute (HSCI), Doug Melton y sus colaboradores, hace cinco años. En aquella ocasión, los científicos lograron reprogramar células exocrinas del páncreas, para convertirlas directamente en células beta productoras de insulina.
Ahora, Arlotta y Rouaux han demostrado que las neuronas también pueden cambiar. Los resultados de su estudio han aparecido publicados en la revista Nature Cell Biology.
Transformación neuronal en el interior del cerebro
Los experimentos de estas científicas se centraron concretamente en las neuronas de proyección del cuerpo calloso, que conectan los dos hemisferios del cerebro.
Estas células nerviosas fueron convertidas en neuronas similares a las motoneuoronas corticoespinales, que pertenecen a uno de los dos tipos de células que destruye la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), una enfermedad degenerativa de tipo neuromuscular que se origina cuando las motoneuronas disminuyen gradualmente su funcionamiento y mueren, provocando una parálisis muscular progresiva de pronóstico mortal.
Para lograr esta reprogramación de la identidad neuronal, las investigadoras usaron un factor de transcripción llamado Fezf2, que desde hace tiempo se sabe juega un papel clave en el desarrollo de las neuronas corticoespinales de los embriones.
Lo que hace que los resultados de este trabajo sean muy importantes es que este proceso fue realizado en los cerebros de ratones vivos, y no en grupos de células aisladas en laboratorio. Los ratones eran jóvenes, por lo que los investigadores aún no saben si la reprogramación neuronal será posible en animales de laboratorio más viejos, ni si será factible en seres humanos. Si se demuestra que esto es posible, las implicaciones para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas podrían ser enormes.
Las enfermedades neurodegenerativas afectan a una población específica de neuronas, dejando a muchos otros tipos intactos. Por ejemplo, la ELA afecta a las motoneuronas corticoespinales del cerebro y a las neuronas motoras de la médula espinal, entre muchas neuronas del sistema nervioso ", explica Arlotta.
"¿Qué pasaría si pudiéramos coger esas neuronas que se salvan de cualquier enfermedad y convertirlas directamente en las neuronas que mueren? En el caso de la ELA, si se pudiera generar incluso un pequeño porcentaje de las motoneuronas corticoespinales perdidas, probablemente tendríamos las suficientes células como para recuperar el funcionamiento básico", añade la investigadora.
Cinco años buscando neuronas
Los experimentos que han llevado a este nuevo hallazgo comenzaron hace cinco años cuando "nos preguntamos: en la naturaleza, nunca vemos cambio neuronal de identidad, ¿acaso simplemente no lo estamos viendo o es que es así en realidad? ¿Podríamos escoger un tipo de neurona y convertirlo en otro?”, continúa Arlotta.
A partir de este cuestionamiento, las investigadoras analizaron “miles y miles de neuronas, en busca de muchos marcadores moleculares, así como de una conectividad nueva que indicara que la reprogramación estaba sucediendo. Podríamos haberlo conseguido hace dos años, pero aunque hemos realizado un conjunto de experimentos conceptualmente muy simples, estos son técnicamente difíciles. El trabajo estaba destinado a probar importantes dogmas establecidos acerca de la naturaleza irreversible de las neuronas in vivo. Teníamos que demostrar, sin sombra de dudas, que esto estaba pasando realmente".
El trabajo en el laboratorio de Arlotta está centrado en la corteza cerebral, pero sus resultados "abren la puerta a la reprogramación en otras áreas del sistema nervioso central", afirma la científica, que en la actualidad trabaja con Takao Hensch del Departamento de Biología Molecular y Celular de Harvard, para tratar de explicar la fisiología de las neuronas reprogramadas, y comprender cómo estas se comunican dentro de redes neuronales preexistentes.
"Mi esperanza es que este trabajo facilite la labor de un potencial nuevo campo de la neurobiología, dedicado a la exploración de los límites y del potencial de la reprogramación neuronal para el rediseño de circuitos neuronales afectados por enfermedades”, concluye Arlotta.
Los experimentos de estas científicas se centraron concretamente en las neuronas de proyección del cuerpo calloso, que conectan los dos hemisferios del cerebro.
Estas células nerviosas fueron convertidas en neuronas similares a las motoneuoronas corticoespinales, que pertenecen a uno de los dos tipos de células que destruye la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), una enfermedad degenerativa de tipo neuromuscular que se origina cuando las motoneuronas disminuyen gradualmente su funcionamiento y mueren, provocando una parálisis muscular progresiva de pronóstico mortal.
Para lograr esta reprogramación de la identidad neuronal, las investigadoras usaron un factor de transcripción llamado Fezf2, que desde hace tiempo se sabe juega un papel clave en el desarrollo de las neuronas corticoespinales de los embriones.
Lo que hace que los resultados de este trabajo sean muy importantes es que este proceso fue realizado en los cerebros de ratones vivos, y no en grupos de células aisladas en laboratorio. Los ratones eran jóvenes, por lo que los investigadores aún no saben si la reprogramación neuronal será posible en animales de laboratorio más viejos, ni si será factible en seres humanos. Si se demuestra que esto es posible, las implicaciones para el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas podrían ser enormes.
Las enfermedades neurodegenerativas afectan a una población específica de neuronas, dejando a muchos otros tipos intactos. Por ejemplo, la ELA afecta a las motoneuronas corticoespinales del cerebro y a las neuronas motoras de la médula espinal, entre muchas neuronas del sistema nervioso ", explica Arlotta.
"¿Qué pasaría si pudiéramos coger esas neuronas que se salvan de cualquier enfermedad y convertirlas directamente en las neuronas que mueren? En el caso de la ELA, si se pudiera generar incluso un pequeño porcentaje de las motoneuronas corticoespinales perdidas, probablemente tendríamos las suficientes células como para recuperar el funcionamiento básico", añade la investigadora.
Cinco años buscando neuronas
Los experimentos que han llevado a este nuevo hallazgo comenzaron hace cinco años cuando "nos preguntamos: en la naturaleza, nunca vemos cambio neuronal de identidad, ¿acaso simplemente no lo estamos viendo o es que es así en realidad? ¿Podríamos escoger un tipo de neurona y convertirlo en otro?”, continúa Arlotta.
A partir de este cuestionamiento, las investigadoras analizaron “miles y miles de neuronas, en busca de muchos marcadores moleculares, así como de una conectividad nueva que indicara que la reprogramación estaba sucediendo. Podríamos haberlo conseguido hace dos años, pero aunque hemos realizado un conjunto de experimentos conceptualmente muy simples, estos son técnicamente difíciles. El trabajo estaba destinado a probar importantes dogmas establecidos acerca de la naturaleza irreversible de las neuronas in vivo. Teníamos que demostrar, sin sombra de dudas, que esto estaba pasando realmente".
El trabajo en el laboratorio de Arlotta está centrado en la corteza cerebral, pero sus resultados "abren la puerta a la reprogramación en otras áreas del sistema nervioso central", afirma la científica, que en la actualidad trabaja con Takao Hensch del Departamento de Biología Molecular y Celular de Harvard, para tratar de explicar la fisiología de las neuronas reprogramadas, y comprender cómo estas se comunican dentro de redes neuronales preexistentes.
"Mi esperanza es que este trabajo facilite la labor de un potencial nuevo campo de la neurobiología, dedicado a la exploración de los límites y del potencial de la reprogramación neuronal para el rediseño de circuitos neuronales afectados por enfermedades”, concluye Arlotta.
Referencia bibliográfica:
Caroline Rouaux, Paola Arlotta. Direct lineage reprogramming of post-mitotic callosal neurons into corticofugal neurons in vivo. Nature Cell Biology (2013). DOI: 10.1038/ncb2660.
Caroline Rouaux, Paola Arlotta. Direct lineage reprogramming of post-mitotic callosal neurons into corticofugal neurons in vivo. Nature Cell Biology (2013). DOI: 10.1038/ncb2660.