El estudio de los trastornos cerebrales en las personas y el desarrollo de medicamentos para tratarlos se ha visto retrasado por la incapacidad de investigar células vivas individuales de pacientes adultos. En un estudio único en su tipo publicado en Cell Reports esta semana, un equipo de PerelmanEscuela de Medicina de la Universidad de Pensilvania dirigida por James Eberwine, PhD, profesor de Farmacología, Sean Grady, MD, presidente de Neurocirugía, y Junhyong Kim, PhD, profesor de Biología en la Escuela de Artes y Ciencias de Penn, pudocultivar neuronas humanas adultas donadas de pacientes que se habían sometido a cirugía. A partir de estos cultivos celulares, identificaron más de cinco tipos de células cerebrales y las proteínas potenciales que cada célula podría producir.
"Nos sorprendió que pudiéramos desarrollar estas neuronas", dijo Eberwine. "El tejido más antiguo provino de un donante que tenía alrededor de 60 años. Esto es aún más sorprendente porque las neuronas no se dividen, por lo que necesitanpara durar toda la vida. Finalmente podemos caracterizar las células adultas del órgano más enigmático del cuerpo: la sede del aprendizaje y la memoria, así como de la conciencia ".
Esta vía de investigación está en línea con los objetivos de la Iniciativa nacional BRAIN, incluido un censo celular de neuronas en el cerebro. En estos términos, la característica que lo caracteriza es el transcriptoma de la célula: los genes que se transcriben en ARN para hacerproteínas de trabajo, que difieren de una célula a otra. "Esto nos dice el potencial de cada célula para funcionar y responder", dijo Eberwine.
El equipo utilizó tejido libre de tumores de siete pacientes: tres que se sometieron a una lobectomía temporal, en la que se extirpa una parte del lóbulo temporal para detener las convulsiones epilépticas, y cuatro a quienes se les extirparon los tumores de glioblastoma las resonancias magnéticas y otras pruebas no lo hicieronmostrar cualquier evidencia de tumor u otras células anormales en los tejidos no tumorales utilizados para el estudio.
"Nuestros hallazgos pueden ayudarnos a comprender cómo cambian las células en respuesta a los anticonvulsivos que estaban recibiendo los pacientes con epilepsia y cómo eso podría afectar el tratamiento de las convulsiones en el futuro", dijo Grady. "También podemos decir información básica:y la regulación a la baja de ciertos genes que podrían afectar la forma en que las neuronas se conectan entre sí. Esto podría desempeñar un papel en la 'neurocirugía reconstructiva', donde podríamos usar reemplazos celulares para reparar el tejido cerebral dañado, pero esto aún no está en ensayos en humanos ".
El laboratorio de Eberwine recibió la muestra de tejido de cada paciente e inmediatamente la trató con papaína, una enzima derivada de la piña que descompone las proteínas. Este procedimiento disocia las neuronas y, de esta mezcla, el equipo cultivó las neuronas vivas.
Se realizaron análisis de células individuales en más de 300 células vivas. A partir de esto, el equipo identificó cinco tipos conocidos de células cerebrales después de tres semanas en cultivo: oligodendrocitos, microglia, neuronas, células endoteliales y astrocitos.
Utilizando la secuenciación profunda de ARN, encontraron más de 12,000 genes expresados en las células, incluidos cientos de diferentes tipos de ARN específicos para los diferentes tipos de células. También identificaron ARN largos no codificantes involucrados en la regulación de muchos otros genes que se correlacionan con el tipo celular.Descubrieron que las neuronas de cada paciente tenían un perfil de expresión génica específico que era consistente entre las células. "No sabemos cuán importantes son estas jerarquías transcripcionales hasta el momento, pero respalda la importancia de adoptar un enfoque médico personalizado paraevaluar y tratar a cada paciente ", dijo Eberwine.
Las neuronas utilizadas en este estudio provienen de sujetos con edades comprendidas entre los veinte y los sesenta años, lo que demuestra que este sistema permitirá estudios de envejecimiento humano que antes solo eran posibles en roedores ". Ahora estamos probando para ver qué tan envejecidas viven las neuronasdifieren de los de una persona más joven para que podamos investigar las firmas moleculares del envejecimiento ", dijo Eberwine.
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Materiales proporcionado por Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pennsylvania . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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