16 de agosto de 2006
La Jolla, CA – Usando moléculas involucradas en la muda de insectos, investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos han creado un método de laboratorio que puede desactivar rápidamente las neuronas en el cerebro y la médula espinal de animales vivos, y puede volver a encenderlas con la misma rapidez. .
El llamado "sistema AlstR/AL", detallado en la edición del 20 de julio de Neurona, representa un avance significativo en el estudio de la neurociencia, dicen los científicos, porque ahora es posible controlar con precisión la actividad de tipos de células neuronales específicas para comprender su papel en redes complejas.
Este novedoso método ayudará a explicar cómo se procesa la información en el cerebro; y qué células nerviosas específicas trabajan juntas para mediar la sensación, la cognición y el control motor. Comprender los circuitos neuronales que subyacen a la función cerebral es un paso crucial hacia el desarrollo de mejores dispositivos para reparar el cerebro enfermo.
"Esta técnica es muy adecuada para estudios detallados de circuitos neuronales, percepción y comportamiento con una resolución que nunca antes había sido posible", dice el autor principal del estudio. edward m callaway, Ph.D., profesor titular en los Laboratorios de Neurobiología de Sistemas.
"Otros métodos utilizados hasta la fecha para estudiar el papel de neuronas específicas silenciándolas a menudo terminan matando las células de interés o son demasiado lentos para comprender adecuadamente el propósito de estas células", dice Callaway.
Los neurocientíficos están tratando de desentrañar la contribución de cada uno de los miles de tipos de neuronas que se encuentran dentro del sistema nervioso de los mamíferos. "Queremos comprender la función de los diferentes tipos de árboles que constituyen este complejo bosque", afirma.
"En el sistema nervioso de los mamíferos, miles de millones de neuronas están situadas unas junto a otras y cada una de ellas tiene miles de procesos entrelazados. Desde lejos esto parece una maraña imposible, pero cuando miras más de cerca ves que esta jungla en realidad está compuesta de distintos tipos de neuronas", explica Callaway. "Cada tipo de neurona desempeña un papel preciso y está conectada a otras neuronas de una manera única. Por lo tanto, necesitamos comprender cómo funcionan estos circuitos específicos y cómo controlan el comportamiento. Ahora podemos hacerlo apagando tipos específicos de neuronas. , todo a la vez, sin afectar a otras neuronas cercanas".
El estudio describe cómo el equipo de Salk, formado por ocho miembros, elaboró el método y lo probó en ratones, ratas, hurones y monos, centrándose en las neuronas de la corteza cerebral y el tálamo.
La técnica consta de dos pasos. El primero es entregar un gen con la ayuda de un vector viral. El gen es absorbido por todas las células nerviosas, pero solo está activo en la clase de células neuronales a las que se dirige específicamente. Codifica para la producción del Drosophila receptor de alatostatina (AlstR). La alatostatina recibe su nombre por su papel en la regulación de la metamorfosis en algunos insectos; Corpora allata, tejido especializado en la cabeza de los insectos, secreta hormonas que regulan el proceso.
Este receptor de insecto no tiene una función innata en el cerebro de un mamífero y "por sí solo no puede hacer nada", dice Callaway.
El segundo paso es administrar alatostatina (AL), el ligando hormonal que se adhiere al receptor de alatostatina y lo activa. "La activación del receptor desactiva completamente la actividad de las neuronas y, dado que se trata de un péptido de insecto, no hay efectos secundarios en los animales", dice Callaway. Se necesita sólo un minuto para silenciar las neuronas y pueden permanecer inactivas durante horas hasta que los investigadores decidan revertir el proceso.
Para ello, simplemente enjuagan el péptido AL. "Tan pronto como el péptido desaparece, las células nerviosas recuperan su función y se puede repetir el proceso con seguridad una y otra vez", dice.
"Los investigadores demostraron que el método funciona para silenciar reversiblemente las neuronas del cerebro en general, y estudios futuros lo utilizarán para activar y desactivar tipos específicos de neuronas", dice Callaway. En este estudio, también demostraron que la técnica puede silenciar la actividad neuronal en la médula espinal de animales transgénicos cuyas células nerviosas han sido alteradas para expresar AlstR de forma natural, incluidas neuronas individuales.
"Estamos muy entusiasmados con esta técnica", dice Callaway. "Creemos que tendrá un amplio impacto en nuestros esfuerzos por comprender cómo funcionan el cerebro y la médula espinal".
Los investigadores que contribuyeron a este estudio incluyen a los coautores Elaine M. Tan Ph.D. y Yoshiaki Yamaguchi, Ph.D., en el Laboratorio de Neurobiología de Sistemas, Gregory Horwitz, Ph.D. y Thomas Albright Ph.D. en el Vision Center, Simon Gosgnach, Ph.D., y Martyn Goulding, Ph.D., en Molecular Neurobiology Laboratories, y Edward S. Lein, Ph.D., ex investigador en el Vision Center y ahora en el Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle.
El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.
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