De izquierda a derecha, los investigadores Ana Muñoz Manchado, Sten Linnarsson y Jens Hjerling-Leffler. Imagen: Stefan Zimmerman. Fuente: Karolinska Institutet.
Mediante la secuenciación genética de células individuales, proceso novedoso conocido como single cell sequencing, un grupo de científicos del Karolinska Institutet, de Estocolmo (Suecia), ha obtenido una descripción detallada de los diferentes tipos de células que conforman la corteza cerebral del ratón.
El estudio, que se ha publicado en la revista Science, presenta por primera vez el análisis genético de células individuales en un sistema complejo como es el nervioso y a gran escala. Más de tres mil células fueron secuenciadas y analizadas, encontrándose entre ellas nuevos tipos celulares no descritos anteriormente.
“Si comparamos el cerebro con una ensalada de frutas, podríamos decir que los métodos de análisis utilizados hasta el momento eran como meter toda la fruta en una licuadora y ver de qué color era el zumo que se obtenía para las diferentes partes del cerebro”, declara Sten Linnarsson, investigador senior del Departamento de Biofísica y Bioquímica Médica, en la nota de prensa del Instituto, traducida por AlphaGalileo.
“Pero en los últimos años hemos desarrollado métodos de análisis mucho más sensibles que nos permiten ver qué genes están activos en células individuales. En otras palabras, es como coger las piezas de la ensalada de fruta una a una, exprimirlas individualmente para examinarlas, y clasificarlas para ver qué clases distintas de frutas contiene la ensalada, de qué están compuestas y cómo se interrelacionan”, explica.
Desde que en el siglo XIX un grupo de científicos alemanes describiera que todos los organismos vivos están formados por células también hemos aprendido que la naturaleza de un tejido concreto viene determinada por las células que lo constituyen, que, a su vez, viene determinado por qué genes están activos en su ADN. Sin embargo, poco se sabe todavía de cómo sucede en detalle, especialmente en cuanto al cerebro, el órgano más complejo del cuerpo.
El estudio, que se ha publicado en la revista Science, presenta por primera vez el análisis genético de células individuales en un sistema complejo como es el nervioso y a gran escala. Más de tres mil células fueron secuenciadas y analizadas, encontrándose entre ellas nuevos tipos celulares no descritos anteriormente.
“Si comparamos el cerebro con una ensalada de frutas, podríamos decir que los métodos de análisis utilizados hasta el momento eran como meter toda la fruta en una licuadora y ver de qué color era el zumo que se obtenía para las diferentes partes del cerebro”, declara Sten Linnarsson, investigador senior del Departamento de Biofísica y Bioquímica Médica, en la nota de prensa del Instituto, traducida por AlphaGalileo.
“Pero en los últimos años hemos desarrollado métodos de análisis mucho más sensibles que nos permiten ver qué genes están activos en células individuales. En otras palabras, es como coger las piezas de la ensalada de fruta una a una, exprimirlas individualmente para examinarlas, y clasificarlas para ver qué clases distintas de frutas contiene la ensalada, de qué están compuestas y cómo se interrelacionan”, explica.
Desde que en el siglo XIX un grupo de científicos alemanes describiera que todos los organismos vivos están formados por células también hemos aprendido que la naturaleza de un tejido concreto viene determinada por las células que lo constituyen, que, a su vez, viene determinado por qué genes están activos en su ADN. Sin embargo, poco se sabe todavía de cómo sucede en detalle, especialmente en cuanto al cerebro, el órgano más complejo del cuerpo.
Más de tres mil células
En el presente estudio se utilizó el análisis de células individuales a gran escala para responder a algunas de estas preguntas. Estudiando más de tres mil células de la corteza cerebral en ratones, una a una y en detalle, y comparando cuáles de los 20.000 genes estaban activos en cada una, se identificaron 47 tipos de células distintos, incluida una gran proporción de neuronas, células de los vasos sanguíneos y células gliales. Estas últimas se ocupan de los productos de desecho, protegen frente a infecciones y aportan nutrientes a las células nerviosas.
Además, con este análisis los investigadores pudieron identificar tipos de células desconocidos hasta la fecha, incluida una célula nerviosa en la capa cortical más superficial y seis tipos distintos de oligodendrocitos, que son células que forman la vaina de mielina que hay alrededor de las células nerviosas. Estos nuevos conocimientos pueden arrojar más luz sobre enfermedades del sistema nervioso, como aquellas que afectan a la mielina (esclerosis múltiple).
“También pudimos confirmar hallazgos anteriores, como que las células piramidales de la corteza cerebral se organizan funcionalmente en capas”, declara Jens Hjerling-Leffler, quien codirigió el estudio junto a Linnarsson. “Pero, sobre todo, hemos creado un mapa más detallado de las células del cerebro que describe cada tipo de célula con detalle y muestra qué genes hay activos en la misma. Esto ofrece a la ciencia una nueva herramienta para el estudio de estos tipos de células en diferentes modelos de enfermedades y nos ayuda a comprender mejor cómo responden las células cerebrales ante enfermedades y lesiones”.
Se estima que hay 100 millones de células en el cerebro de un ratón, y 65.000 millones en un cerebro humano. Las células nerviosas miden aproximadamente 20 micrómetros de diámetro, las células gliales aproximadamente 10 micrómetros. Un micrómetro es equivalente a una milésima parte de un milímetro.
En el presente estudio se utilizó el análisis de células individuales a gran escala para responder a algunas de estas preguntas. Estudiando más de tres mil células de la corteza cerebral en ratones, una a una y en detalle, y comparando cuáles de los 20.000 genes estaban activos en cada una, se identificaron 47 tipos de células distintos, incluida una gran proporción de neuronas, células de los vasos sanguíneos y células gliales. Estas últimas se ocupan de los productos de desecho, protegen frente a infecciones y aportan nutrientes a las células nerviosas.
Además, con este análisis los investigadores pudieron identificar tipos de células desconocidos hasta la fecha, incluida una célula nerviosa en la capa cortical más superficial y seis tipos distintos de oligodendrocitos, que son células que forman la vaina de mielina que hay alrededor de las células nerviosas. Estos nuevos conocimientos pueden arrojar más luz sobre enfermedades del sistema nervioso, como aquellas que afectan a la mielina (esclerosis múltiple).
“También pudimos confirmar hallazgos anteriores, como que las células piramidales de la corteza cerebral se organizan funcionalmente en capas”, declara Jens Hjerling-Leffler, quien codirigió el estudio junto a Linnarsson. “Pero, sobre todo, hemos creado un mapa más detallado de las células del cerebro que describe cada tipo de célula con detalle y muestra qué genes hay activos en la misma. Esto ofrece a la ciencia una nueva herramienta para el estudio de estos tipos de células en diferentes modelos de enfermedades y nos ayuda a comprender mejor cómo responden las células cerebrales ante enfermedades y lesiones”.
Se estima que hay 100 millones de células en el cerebro de un ratón, y 65.000 millones en un cerebro humano. Las células nerviosas miden aproximadamente 20 micrómetros de diámetro, las células gliales aproximadamente 10 micrómetros. Un micrómetro es equivalente a una milésima parte de un milímetro.
Referencia bibliográfica:
Amit Zeisel, Ana B. Muñoz Manchado, Simone Codeluppi, Peter Lönnerberg, Gioele La Manno, Anna Juréus, Sueli Marques, Hermany Munguba, Liqun He, Christer Betsholtz, Charlotte Rolny, Gonçalo Castelo-Branco, Jens Hjerling-Leffler, y Sten Linnarsson: Cell types in the mouse cortex and hippocampus revealed by single-cell RNA-seq. Science (2015). DOI: 10.1126/science.aaa1934.
Amit Zeisel, Ana B. Muñoz Manchado, Simone Codeluppi, Peter Lönnerberg, Gioele La Manno, Anna Juréus, Sueli Marques, Hermany Munguba, Liqun He, Christer Betsholtz, Charlotte Rolny, Gonçalo Castelo-Branco, Jens Hjerling-Leffler, y Sten Linnarsson: Cell types in the mouse cortex and hippocampus revealed by single-cell RNA-seq. Science (2015). DOI: 10.1126/science.aaa1934.