Ha nacido una estrella: una célula cerebral menos conocida toma el centro del escenario

Ha nacido una estrella: una célula cerebral menos conocida toma el centro del escenario

El nuevo método de Salk cultiva eficientemente astrocitos humanos en una placa, lo que permite avanzar en los estudios sobre accidentes cerebrovasculares, alzhéimer y depresión

LA JOLLA—Las neuronas han disfrutado durante mucho tiempo del centro de atención de la neurociencia, y por una buena razón: son actores celulares increíblemente importantes. Pero, cada vez más, las células de apoyo en forma de estrella llamadas astrocitos se ven como jugadores más que secundarios en el rico espectáculo del cerebro.

Los investigadores de Salk informaron sobre un nuevo método para obtener astrocitos a partir de células madre, lo que abre amplios caminos para la investigación de enfermedades con características inflamatorias. El protocolo, que se describe en la edición del 6 de junio de 2017 de Informes de células madre, ofrece una forma más rápida y eficaz de obtener astrocitos para la investigación del cerebro que podría generar avances para el tratamiento de afecciones tan diversas como el accidente cerebrovascular, el Alzheimer o los trastornos psiquiátricos.

"Este trabajo representa un gran avance en nuestra capacidad para modelar trastornos neurológicos en un plato", dice el profesor Salk. Calibrador oxidado, titular de la Cátedra Vi and John Adler de Investigación sobre Enfermedades Neurodegenerativas Relacionadas con la Edad y autor principal del artículo. "Debido a que la inflamación es el denominador común en muchos trastornos cerebrales, una mejor comprensión de los astrocitos y sus interacciones con otros tipos de células en el cerebro podría proporcionar pistas importantes sobre lo que sale mal en la enfermedad".

Se sabe que los astrocitos apoyan a las neuronas de varias maneras, desde proporcionarles energía y andamiaje físico hasta limpiar sus desechos. Los astrocitos también tienen funciones cerebrales más generales relacionadas con la regulación del flujo sanguíneo y la inflamación (un marcador de lesión o enfermedad). Pero los métodos actuales para guiar su desarrollo y diferenciarlos de las células madre humanas requieren mucho tiempo y son funcionalmente limitados. En el nuevo artículo, los investigadores de Salk describen una forma más eficiente de diferenciar los astrocitos que son sensibles a la inflamación y funcionan de manera muy similar a los de nuestro cerebro. Además, los astrocitos de Salk se pueden cocultivar junto con las neuronas, lo que permite a los investigadores modelar las interacciones entre estos dos importantes tipos de células tanto en estados sanos como enfermos.

Con los cócteles correctos de productos químicos, llamados factores de crecimiento, administrados de manera gradual, las células madre pluripotentes humanas pueden convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo. El protocolo Salk guió a las células madre pluripotentes, durante un período de seis semanas, primero para convertirse en células neurales genéricas y luego en precursoras de astrocitos. Con más baños químicos, las células precursoras se diferenciaron en astrocitos unas semanas más tarde.

"Existen otros métodos para diferenciar los astrocitos, pero nuestro protocolo llega antes a las células sensibles a la inflamación, lo que hace que el modelado sea más eficiente y sencillo", dice Carol Marchetto, científica sénior del personal de Salk y una de las autoras del artículo.

Otra ventaja del nuevo método del laboratorio de Gage es que las células precursoras de astrocitos se pueden congelar y luego expandir y diferenciar según sea necesario, ahorrando a los investigadores aproximadamente seis semanas de tiempo con cada nuevo experimento.

Las pruebas revelaron que los astrocitos inducidos funcionaban de manera muy similar a los astrocitos aislados del tejido cerebral real. Los astrocitos creados en laboratorio respondieron al neurotransmisor glutamato y calcio de manera similar a los astrocitos naturales. Al igual que los astrocitos típicos, las células generadas en el laboratorio también respondieron fuertemente a la presencia de moléculas inflamatorias llamadas citoquinas al producir citoquinas propias.

Además, el equipo probó su protocolo en células madre pluripotentes inducidas (iPSC), que son células adultas, generalmente derivadas de la piel, que se han reprogramado a un estado similar al de las células madre. El laboratorio convirtió con éxito las iPSC en astrocitos que exhibieron la misma sensibilidad a la inflamación que los astrocitos naturales, lo que proporcionó un recurso importante para estudiar enfermedades en las que la inflamación cerebral puede desempeñar un papel.

“Esta técnica nos permite comenzar a abordar preguntas sobre el desarrollo del cerebro y las enfermedades que ni siquiera podíamos hacer antes”, dice Gage. El equipo también cocultivó astrocitos derivados de células madre pluripotentes con neuronas, un paso importante en la exploración de la relación de diferentes tipos de células cerebrales con la función normal y la enfermedad.

"Lo emocionante de usar iPSC es que si obtenemos muestras de tejido de personas con enfermedades como esclerosis múltiple, Alzheimer o depresión, podremos estudiar cómo se comportan sus astrocitos y cómo interactúan con las neuronas", dice Krishna Vadodaria, un Investigador asociado de Salk y uno de los autores principales del artículo. Este será el próximo paso en la investigación del laboratorio.

Otros autores incluyeron: Renata Santos, Baptiste N. Jaeger, Arianna Mei, Sabrina Lefcochilos-Fogelquist, Ana PD Mendes, Galina Erikson, Maxim Shokhirev, Lynne Randolph-Moore, Callie Fredlender, Sonia Dave, Ruth Oefner, Conor Fitzpatrick, Monique Pena, Jerika J. Barron, Manching Ku, Ahmet M. Denli y Bilal E. Kerman de Salk; Patrick Charnay de Francia Ecole Normale Supérieure; y John R. Kelsoe de la Universidad de California, San Diego.

El trabajo fue financiado por Janssen Pharmaceuticals, la Fundación de la Familia Paul G. Allen, Bob y Mary Jane Engman, El Fundación JPB, La Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust, Annette C. Merle-Smith, la Los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación G. Harold y Leila Y. Mathers, la Instituto Nacional del Cáncer, la Fundación Chapman, la Fideicomiso benéfico Helmsley, la Fundación Nacional Suiza de Ciencias, Lynn y Edward Streim, el Organización Europea de Biología Molecular, la Fundación Bettencourt Schueller, y la Fundación Philippe.