El cerebro humano es extremadamente complejo, y consta de varias regiones con funciones particulares y aproximadamente 100 mil millones de neuronas. Esta complejidad ha presentado un desafío importante para comprender este órgano y cómo se desarrolla, particularmente en vista de los problemas éticos asociados con la investigación en humanos.
En un nuevo estudio reportado en Genes y desarrollo , un equipo de investigación centrado en la Universidad de Tsukuba ha desarrollado un enfoque novedoso para revelar cómo se forma el cerebro mediante la creación de diferentes tipos de neuronas usando un chorro de mar, un organismo simple que es un precursor de los vertebrados. Usando este enfoque,El equipo identificó dos moléculas que son vitales para el desarrollo de una región del cerebro de esta especie análoga al hipotálamo en humanos, lo que tiene implicaciones potenciales en el campo de la neurociencia.
El chorro de mar es un modelo útil para estudiar el desarrollo del cerebro, ya que presenta algunas características básicas de todos los vertebrados en una etapa evolutiva temprana, mientras que tiene un sistema nervioso central que contiene solo 177 neuronas. Los investigadores aprovecharon esta simplicidad al realizar la secuenciaciónde ARN para células individuales a través de embriones completos, lo que revela que dos moléculas, Ptf1a y Meis, son vitales para la aparición de neuronas dopaminérgicas / células de corona, una forma temprana simple del hipotálamo.
"Pudimos secuenciar el ARN de aproximadamente 5000 células de embriones de chorros de mar e identificamos las neuronas particulares en las que deseábamos centrarnos al encontrar genes marcadores dopaminérgicos en sus perfiles de expresión", dice el autor correspondiente Yasunori Sasakura. "Un gen,Ptf1a, solo se expresó en neuronas dopaminérgicas / células de la corona, pero no en ninguna otra neurona, por lo que luego lo analizamos más ".
El equipo demostró que el bloqueo de la expresión de este gen condujo a una falla en la formación de estas neuronas específicas, mientras que la expresión aberrante de este gen en todo el sistema nervioso convirtió la mayoría de las neuronas en este tipo específico.
"Luego clasificamos las células que expresan Ptf1a en diferentes subgrupos y descubrimos que las que se diferenciaron más completamente en neuronas dopaminérgicas también expresaron el gen Meis", dice Takeo Horie. "Nuestros análisis mostraron que estos dos factores de transcripción funcionan en conjunto para estimular la producciónde estas neuronas, que también tiene implicaciones importantes para la forma en que se forma el hipotálamo en los humanos ".
El equipo no podría haber hecho un descubrimiento de este tipo sin el enfoque novedoso de la secuenciación y las manipulaciones de ARN de una sola célula, como la eliminación de genes y la sobreexpresión. Esta caracterización de la forma en que se crean las diferentes subpoblaciones de neuronas, aunque de una manerasimple precursor del hipotálamo humano, podría ayudar en la lucha contra las enfermedades humanas que involucran deficiencias dopaminérgicas como la enfermedad de Parkinson.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tsukuba . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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