Un equipo de científicos de diversas instituciones de investigación de Estados Unidos ha conseguido realizar con éxito un trasplante de neuronas en el cerebro de ratones. El cerebro de estos animales, que sufría un trastorno, recuperó en gran parte su funcionalidad tras el proceso. El avance sugiere que áreas cerebrales clave de los mamíferos serían más reparables de lo que hasta ahora se creía.
Los investigadores, de la Universidad de Harvard, del Massachusetts General Hospital (MGH), del Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) y de la Harvard Medical School (HMS) transplantaron en concreto neuronas embrionarias, en un estadio de desarrollo cuidadosamente seleccionado, en el hipotálamo de ratones incapacitados para responder a la leptina, una hormona producida por los adipocitos o células grasas, que regula el metabolismo y controla el peso corporal.
Según publica la Universidad de Harvard en un comunicado, esta incapacidad cerebral hizo que los ratones mutantes del experimento desarrollasen obesidad mórbida.
Tras el trasplante de neuronas y la reparación de sus circuitos cerebrales, sin embargo, los cerebros de los ratones comenzaron a responder a la leptina y, en consecuencia, los animales experimentaron una pérdida sustancial de peso.
Esta reparación del hipotálamo de los ratones a un nivel celular abre una vía para el desarrollo de nuevos métodos terapéuticos, no sólo para trastornos en esta región del cerebro (que regula procesos y comportamientos básicos como el hambreo la sexualidad), sino también para otros trastornos como las lesiones de médula espinal, el autismo, la epilepsia, la enfermedad de Lou Gehrig o esclerosisi lateral amiotrófica, el Parkinson o el Huntington.
Diversos tipos de análisis
Uno de los autores de la investigación, el profesor de biología regenerativa de la Universidad de Harvard, Jeffrey Macklis, explica que en el cerebro sólo existen dos regiones en las que se produzcan sustituciones neuronales a gran escala durante la edad adulta y a nivel celular (por el proceso natural de la neurogénesis ): el bulbo olfatorio y una subregión del hipocampo denominada giro dentado. Lo que los científicos han conseguido ahora es “reconfigurar un sistema de circuito cerebral que no experimenta la neurogénesis naturalmente”, afirma Macklis.
Los investigadores (del laboratorio de Macklis y de los laboratorios de los otros dos directores de la investigación, Jeffrey Flier, decano de la HMS, y Matthew Anderson, profesor de patología del BIDMC) estudiaron el desarrollo celular y la integración de células progenitoras y neuronas muy inmaduras procedentes de embriones corrientes, en el hipotálamo de ratones mutantes, mediante múltiples tipos de análisis moleculares y celulares.
Por ejemplo, los investigadores realizaron análisis electrofisiológicos de las neuronas transplantadas y de sus funciones en el circuito receptor, marcando inicialmente dichas neuronas con una proteína fluorescente que hizo que resplandecieran en color verde. Esto permitió localizarlas fácilmente.
Éxito a todos los niveles
A partir de todas estas observaciones, pudo constatarse que las neuronas transplantadas sobrevivieron al proceso de transplante y que, tras éste, se desarrollaron a nivel estructural, molecular y electrofisiológico, dando lugar a cuatro tipos de neuronas que ya se sabía son clave en la respuesta cerebral a la leptina.
Además, ensayos moleculares y microscopía electrónica para la visualización hasta el último detalle de los circuitos, así como el uso de electrofisiología patch-clamp (una técnica que aplica pequeños electrodos al estudio de las características de neuronas individuales y pares de neuronas) demostraron que las nuevas neuronas se integraron funcionalmente en el circuito receptor, en el que respondieron, además de a la leptina, a la insulina y a la glucosa.
Por último, los investigadores constataron que las neuronas nuevas se comunicaban con las neuronas del circuito a través de contactos sinápticos normales y que, en consecuencia, los cerebros de los ratones volvieron a presentar una señalización eléctrica corriente. Los ratones tratados con este proceso envejecieron y engordaron aproximadamente un 30% menos que sus hermanos no tratados o tratados con métodos alternativos. sibling
Un aspecto sorprendente del proceso es que, según Flier: “las neuronas embrionarias fueron incorporadas con menos precisión de lo que cabría pensar. Sin embargo, eso no pareció importar. En cierto sentido, estas neuronas son como antenas capaces de captar, de manera inmediata, la señal de la leptina”.
Próximo paso: la médula espinal
Los autores del estudio creen que el descubrimiento de la gran capacidad de adaptación de las células embrionarias a circuitos neuronales ya existentes hará posible aplicar técnicas similares para el tratamiento de otras enfermedades neurológicas y psiquiátricas.
Ahora están interesados en seguir sus investigaciones en neurogénesis controlada. El próximo paso será estudiar otras partes del cerebro y de la médula espinal, para averiguar si éstas pueden ser también reconfiguradas con neuronas nuevas. “Sospecho que podremos”, afirma a este respecto Macklis. Los resultados obtenidos hasta ahora han aparecido publicados en Science.
Anteriormente, en 2005, Jeffrey Flier publicó, también en Science, un artículo en el que hablaba de cómo la adición al hipotálamo de nuevas neuronas podía ser un tratamiento potencial de la obesidad, y en 2000, en la revista Nature, Jeffrey Macklis y sus colaboradores publicaron otro trabajo, en el que se explicaba cómo habían conseguido inducir la neurogénesis, en áreas sin neurogénesis natural de la corteza cerebral de ratones adultos con lesiones neuronales o enfermedades neurodegenerativas.
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