Los científicos identificaron dos mecanismos de control distintos en la transición del desarrollo de células madre indiferenciadas a células cerebrales sanas. Esta investigación fundamental que usa ratones puede informar tratamientos de medicina regenerativa para enfermedades neurodegenerativas y lesiones de la médula espinal, en el futuro.
Cuando se desarrolla un embrión, las células madre se diferencian en todos los tipos de células que necesitará el adulto. Las células madre neurales se diferencian primero en neuronas o células nerviosas, y luego en astrocitos, células de soporte en el cerebro. Las células madre neurales pierdenpotencial para producir neuronas a medida que el embrión madura.
La profesora Yukiko Gotoh de la Universidad de Tokio dirige el equipo de científicos que identificaron los mecanismos de control epigenético de cómo las células madre neurales pierden el potencial de producir neuronas.
"Es una paradoja para la medicina regenerativa que las células madre neurales produzcan menos células a medida que se diferencian en tipos de células adicionales. Nos gustaría cultivar tipos de células específicas y muchas de ellas", dijo Gotoh.
Todas las células del cuerpo tienen el mismo ADN, pero diferentes genes se activan o desactivan para producir diferentes tipos de células. Para comprender el desarrollo del cerebro, los investigadores examinaron cómo una proteína llamada complejo represivo polycomb 1 PRC1 controla la expresión de genes relacionados con neuronasfuncionan dentro de las células madre neurales. Los resultados anteriores habían revelado que PRC1 regula la expresión génica en las células madre, pero no los detalles específicos de cómo y cuándo.
Recolectaron células madre neurales de los cerebros de embriones de ratón que crecieron dentro del ratón madre hasta el punto medio del período de desarrollo embrionario, o 11 días después de la concepción. Luego, los investigadores separaron las células en dos grupos para crecer fuera del cuerpo para diferentesperíodos: un grupo hasta que alcanzó la etapa temprana del desarrollo neuronal, cuando se forman las neuronas, y el otro grupo hasta la etapa tardía, cuando las células se convierten en astrocitos.
"Las células madre neurales deben realizar un seguimiento de su propio calendario. Incluso cuando crecen fuera del cuerpo, se diferencian normalmente en neuronas y luego en astrocitos", dijo Gotoh.
Los investigadores descubrieron que PRC1 reprime los genes relacionados con la función neuronal mediante la actividad de agregar una molécula llamada ubiquitina durante las primeras etapas del desarrollo del cerebro en el que las células madre neurales producen neuronas. Luego, en las etapas posteriores del desarrollo del cerebro cuando las células madre cambian a producir astrocitos,la actividad de adición de ubiquitina se vuelve innecesaria. PRC1 se convierte en grupos polímeros en estos genes en la etapa tardía.
PRC1 reprime genes relacionados con la función neuronal de forma transitoria en la etapa inicial, pero permanentemente en la etapa tardía del desarrollo del cerebro.
Comprender los diferentes mecanismos de control en dos etapas distintas del desarrollo cerebral puede proporcionar a los investigadores nuevas herramientas para manipular las células madre neurales. Los resultados también pueden ayudar a desarrollar métodos para cambiar el tipo de célula: por ejemplo, recolectar astrocitos de pacientes adultos y giraresas células en nuevas neuronas.
Comprender cómo el cerebro desarrolla por primera vez diferentes tipos de células ayuda a los investigadores a imaginar cómo diseñar tratamientos para afecciones neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la esclerosis lateral amiotrófica ELA o enfermedad de Lou Gehrig, cuando esas células están dañadas.también use la misma información para tratar el daño neuronal en otras partes del cuerpo, incluidas las lesiones de la médula espinal y otras dolencias.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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