Un equipo de investigadores ha desarrollado el primer método escalable para identificar diferentes subtipos de neuronas en el cerebro humano. La investigación sienta las bases para "mapear" la actividad genética en el cerebro humano y podría ayudar a proporcionar una mejor comprensión de las funciones cerebrales ytrastornos, como Alzheimer, Parkinson, esquizofrenia y depresión.
Al aislar y analizar los núcleos de las células cerebrales humanas individuales, los investigadores identificaron 16 subtipos neuronales en la corteza cerebral, la capa externa del cerebro de tejido neural responsable de las funciones cognitivas, incluida la memoria, la atención y la toma de decisiones. El equipo, dirigido por investigadoresen la Universidad de California en San Diego, el Instituto de Investigación Scripps TSRI e Illumina, publicaron sus hallazgos en la edición en línea del 24 de junio de la revista ciencia .
"Estamos proporcionando un marco unificado para observar y comparar neuronas individuales, lo que puede ayudarnos a descubrir cuántos tipos únicos de neuronas existen", dijo Kun Zhang, profesor de bioingeniería en la Universidad de California, San Diego y un correspondienteautor del estudio
Los investigadores pueden usar estos diferentes subtipos neuronales para construir lo que Zhang llama un "mapa de referencia" del cerebro humano, una base para comprender las diferencias entre un cerebro sano y un cerebro enfermo.
"En el futuro, los pacientes con trastornos o anormalidades cerebrales podrían ser diagnosticados y tratados en función de cómo difieren del mapa de referencia. Esto es análogo a lo que se está haciendo con el mapa del genoma humano de referencia", dijo Zhang.
El nuevo estudio refleja una creciente comprensión de que las células cerebrales individuales son únicas: expresan diferentes tipos de genes y realizan diferentes funciones. Para comprender mejor esta diversidad, los investigadores analizaron más de 3.200 neuronas humanas individuales en seis áreas de Brodmann, que son regiones dela corteza cerebral clasificada por sus funciones y arreglos de neuronas.
Mediante un esfuerzo de colaboración interdisciplinario, el equipo desarrolló un nuevo método para aislar y secuenciar núcleos celulares individuales. Los investigadores de TSRI dirigidos por el profesor de neurociencia Jerold Chun obtuvieron las muestras de un cerebro post mortem y se centraron en aislar los núcleos neuronales. El laboratorio de Zhang trabajó conFluidigm, un fabricante de chips microfluídicos para estudios unicelulares, para desarrollar un protocolo para identificar y cuantificar moléculas de ARN en núcleos neuronales individuales. Los científicos de Illumina, con sede en San Diego, secuenciaron las bibliotecas de ARN resultantes. Investigadores dirigidos por el profesor de bioquímica Wei Wang en la UCSan Diego desarrolló algoritmos para agrupar e identificar 16 subtipos neuronales de los conjuntos de datos secuenciados.
Los investigadores descifraron qué tipos de genes estaban "activados" dentro de cada núcleo y revelaron que varias combinaciones de los 16 subtipos tendían a agruparse en capas corticales y áreas de Brodmann, ayudando a explicar por qué estas regiones se ven y funcionan de manera diferente.
Las neuronas exhibieron muchas diferencias en sus perfiles transcriptómicos, los patrones de genes que estas células expresan activamente, revelando neuronas individuales con características compartidas, así como únicas, que probablemente conducen a una diferencia en la función celular.
"Estamos encontrando nuevas formas de comprender los componentes básicos del cerebro", dijo Blue Lake, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Zhang y coautor del estudio. "Nuestro estudio abre la puerta para observar el mundopatrones de expresión génica y cómo eso define los tipos de células dentro de un tejido normal, que también se puede usar para ver qué es anormal en términos de enfermedades o trastornos ".
En futuros estudios, los investigadores apuntan a analizar las neuronas en otras áreas del cerebro de Brodmann e investigar qué subtipos existen en otras regiones del cerebro. También planean estudiar las neuronas de múltiples cerebros humanos post mortem este estudio solo involucró a unadiversidad entre individuos.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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