Altavoz 1: Bienvenido al podcast "Donde comienzan las curas" del Instituto Salk, donde los científicos hablan sobre descubrimientos revolucionarios con sus anfitriones, Allie Akmal y Brittany Fair.
Feria de Bretaña: El Dr. Allen investiga cómo se forma y funciona normalmente el cerebro y cómo funciona mal en diferentes enfermedades como el autismo y la enfermedad de Alzheimer.
Feria de Bretaña: La mayoría de las investigaciones sobre el cerebro se centran en las neuronas, pero el Dr. Allen adopta un enfoque único al preguntar cómo las células no neuronales del cerebro llamadas astrocitos regulan la función cerebral.
Feria de Bretaña: Dr. Allen, ¿puede contarnos un poco sobre lo que estudia aquí en Salk?
Nicolás Allen: Entonces, en mi laboratorio, realmente queremos entender su cerebro, y cuando pensamos en el cerebro, queremos entender cómo se forma este increíble órgano durante el desarrollo, cómo funciona a lo largo de la vida y cómo puede funcionar. mal en muchas enfermedades diferentes. Entonces, si piensas en tu cerebro, tienes miles de millones de neuronas. Estas son células eléctricamente excitables que se comunican entre sí.
Feria de Bretaña: Vaya, miles de millones.
Nicolás Allen: Miles de millones, sí, y están codificando todos tus pensamientos y acciones. Y la forma en que se comunican es que hacen conexiones especiales entre sí llamadas sinapsis y, de hecho, su cerebro humano tiene billones de sinapsis. Entonces, miles de millones de neuronas y billones de conexiones. Imaginar cuando se está formando el cerebro, cómo se las arregla para que la neurona adecuada encuentre la pareja adecuada, para que tu cerebro pueda funcionar correctamente durante toda la vida es una cuestión realmente compleja.
Feria de Bretaña: Es como si cada neurona extendiera sus brazos, buscando otras neuronas para tomarse de la mano y hacer conexiones.
Feria de Bretaña: ¿Qué enfoque estás tomando para estudiar el neurodesarrollo?
Nicolás Allen: Sabemos que tenemos miles de millones de neuronas, pero lo que la mayoría de la gente no se da cuenta es que, además de estas neuronas, hay otro tipo de células llamadas glía, y en realidad hay una cantidad igual de células gliales en el cerebro que de neuronas. Entonces, en mi laboratorio trabajamos en uno de estos tipos de células gliales llamado astrocito. Se llaman astrocitos por su forma. Parecen estrellas. Tienen muchos, muchos procesos que salen y tocan las neuronas, y hemos demostrado que en realidad estos astrocitos están hablando con las neuronas y diciéndoles cómo conectarse entre sí, y luego también instruyendo cómo funcionan las conexiones.
Feria de Bretaña: ¿Cuál es una de las principales diferencias entre un astrocito y una neurona?
Nicolás Allen: Entonces, las neuronas, estas son las células que utilizan la actividad eléctrica para comunicarse entre sí. Entonces, son las células que, cuando tienes un pensamiento o quieres hacer algo o realizar una acción, estas son las células que están realizando esa función, pero no pueden hacerlo por sí mismas. Entonces, los astrocitos con los que interactúan no tienen esta actividad eléctrica, esta señalización eléctrica, pero comparten la misma señalización química que usan las neuronas. Entonces, cuando las neuronas se envían señales entre sí usando sustancias químicas como los neurotransmisores, los astrocitos también detectan y responden a esto, y luego pueden responder a las neuronas y realmente controlar en un nivel más global cómo funcionan las neuronas.
Feria de Bretaña: Y sé que una de las cosas que su laboratorio ha encontrado es que también se secretan y usan diferentes proteínas para la comunicación entre los astrocitos. ¿O es la comunicación de astrocito a neurona?
Nicolás Allen: Bien. Entonces, la mayor parte del trabajo que hemos hecho hasta ahora es observar la comunicación entre astrocitos y neuronas, pero se pueden imaginar en el futuro, pensar cómo estas células se comunican entre sí será igual de importante.
Nicolás Allen: Encontramos una señal, una proteína llamada glypican 4 que en el cerebro joven realmente está instruyendo a las neuronas para que hagan las primeras conexiones.
Feria de Bretaña: Glypican 4 es una proteína que puede desempeñar un papel en el control de la división celular y la regulación del crecimiento en el sistema nervioso central.
Nicolás Allen: Entonces, cuando las neuronas recién se están formando y buscan la pareja adecuada, esta es una señal de los astrocitos que les dice que ahora es el lugar correcto y el momento correcto, y deben comenzar a comunicarse.
Nicolás Allen: Luego, recientemente, identificamos una segunda proteína, algo que aparece en el cerebro adulto, llamada Chrdl1, y está haciendo algo diferente. Entonces, esto es actuar, una vez que estas conexiones ya existen, es hacerlas estables y maduras y decir, está bien, estás en el lugar correcto, así que ahora te quedarás aquí y serás una conexión funcional durante toda la vida.
Feria de Bretaña: Chrdl1 básicamente actúa para decirle al cerebro que se ha convertido en un adulto y que deje de actuar como un adolescente.
Nicolás Allen: Entonces, estamos entusiasmados con esto porque en realidad, por otro lado, lo que sucede es que al estabilizar esa conexión, lo que realmente has hecho es plasticidad inhibida.
Feria de Bretaña: Lo que ella quiere decir con plasticidad es que el cerebro no es estático y, a medida que envejecemos, el cerebro tiene esta increíble capacidad de continuar creando nuevas neuronas y nuevas conexiones entre esas neuronas.
Nicolás Allen: Entonces, ahora está evitando que la neurona se remodele, incluso si quisiera. Y lo que realmente encontramos es que si te deshaces de esta señal en el cerebro, ahora tienes plasticidad presente durante toda la vida. Así que estamos muy interesados en pensar en el futuro, cómo podemos usar este conocimiento de señales específicas que inducen una nueva sinapsis o estabilizan una sinapsis, cómo podríamos pensar en usarlas como terapias potenciales en diferentes trastornos donde las sinapsis no funcionan. adecuadamente.
Feria de Bretaña: ¿La proteína Chrdl1 podría ser responsable de algunos de estos trastornos?
Nicolás Allen: Sí.
Feria de Bretaña: Entonces, ¿cómo se estudia algo como la señalización de proteínas en los astrocitos del cerebro?
Nicolás Allen: Entonces, simplificamos las cosas. Ponemos neuronas y astrocitos en un plato. Podemos cultivarlos fuera del cuerpo. Y luego podemos ver cuál es la función de estas neuronas por sí solas o de estos astrocitos por sí solas. Entonces, con los astrocitos, podemos cultivarlos por sí mismos, y lo que realmente hacemos es recolectar todo lo que liberan en el medio en el que están creciendo. A eso lo llamamos secretoma. Luego, trabajando aquí con nuestros colegas de espectrometría de masas en el núcleo, podemos analizar y detectar cada proteína que se libera.
Feria de Bretaña: Para comprender mejor cómo el Laboratorio Allen cultiva astrocitos, nos reunimos con una de las becarias postdoctorales del Dr. Allen, la Dra. Elena Blanco Suárez, para hacer un recorrido por el laboratorio.
Elena Blanco Suárez: Bienvenido al Laboratorio Allen. Entonces, podemos ir a la sala de electrofisiología. Esto es bastante específico de los laboratorios de neurociencia como el nuestro, y básicamente lo que hacen aquí es estudiar las características eléctricas de las neuronas. Las neuronas pueden comunicarse a través de señales eléctricas, por lo que a veces queremos medir eso.
Feria de Bretaña: ¿Y cómo ayuda esta configuración de electrofisiología a informar a los científicos sobre cómo se comunican las neuronas entre sí?
Elena Blanco Suárez: Entonces, el electrofisiólogo puede leer todas las señales que reciben de sus neuronas. Entonces, pueden medir la corriente, el voltaje, miden la amplitud de la señal, la frecuencia de esas señales, y dependiendo de las condiciones en las que se encuentren estas neuronas en su experimento, esas diferentes características variarán.
Feria de Bretaña: Entonces, ahora vamos a la oficina de la Dra. Blanco Suárez y vamos a ver algunas de las fotografías que tomó de los astrocitos que estudia.
Elena Blanco Suárez: Entonces, esta imagen, son todas las capas de la corteza, de la corteza visual. Entonces, lo que estaba tratando de hacer era encontrar un buen marcador para los astrocitos. Entonces, hemos estado probando diferentes etiquetas aquí, diferentes etiquetas, y eso hace que nuestros astrocitos sean fluorescentes.
Feria de Bretaña: Esto literalmente parece una imagen de una galaxia de estrellas y acabas de poner pequeñas X en las estrellas. ¿Te los pusiste manualmente?
Elena Blanco Suárez: Sí. Estos experimentos particulares han sido manuales. Por lo que requiere mucha paciencia.
Feria de Bretaña: ¿Qué te dice esto? ¿Por qué quieres tener esta información?
Elena Blanco Suárez: Porque por el momento no tenemos ningún marcador de grado para los astrocitos y la gente está tratando de encontrar los mejores. Puedo mostrarte dónde tomamos estas imágenes en la sala del microscopio.
Feria de Bretaña: ¡Fantástico!
Elena Blanco Suárez: Este es nuestro microscopio de epifluorescencia. Colocamos estas etiquetas en los portaobjetos del cerebro para etiquetar diferentes proteínas en las células. Hacemos esto con marcadores fluorescentes. Podemos ver en la pantalla que hay una imagen recién tomada de este corte de cerebro.
Feria de Bretaña: A mí me parece un montón de sexo.
Elena Blanco Suárez: Esas son las neuronas, el cuerpo de las neuronas, entonces es por eso que solo ves el [inaudible 00:08:44] y no salen todas las dendritas o axones, porque solo etiqueta la proteína que está principalmente en el cuerpo neuronal.
Feria de Bretaña: En el momento en que entras en la habitación para usar el microscopio y realmente miras este corte de cerebro, esto suele ser al final del experimento, ¿verdad?
Elena Blanco Suárez: Sí.
Feria de Bretaña: ¿Estás emocionado de venir a esta habitación y ver lo que tienes?
Elena Blanco Suárez: Sí, pero también puede ser muy frustrante porque puedes venir y no hay nada allí y hay tantos pasos diferentes que podrían haber fallado y tienes que intentar resolverlo. Tienes que volver atrás y pensar, está bien, qué salió mal que ahora miras este corte de cerebro y no es fluorescente. No puedo ver nada. ¿Qué pasó?
Feria de Bretaña: En el recorrido también nos encontramos con Isabelle Salas. Es investigadora postdoctoral en el Laboratorio Allen. El Dr. Salas estaba examinando una imagen de un cerebro en la pantalla de una computadora.
Isabel Salas: Entonces, este es el hipocampo. Esa es una región del cerebro que es importante para el aprendizaje y la memoria y se ve afectada muy temprano en la enfermedad de Alzheimer. Y luego vamos a secuenciar este ARN para ver sus cambios en la expresión de los genes en un modelo de Alzheimer en comparación con los controles.
Feria de Bretaña: El Dr. Salas espera descubrir nuevas vías y genes que se ven afectados en la enfermedad de Alzheimer.
Feria de Bretaña: Pues muchas gracias por el recorrido por el Allen Lab Dr. Blanco Suárez.
Elena Blanco Suárez: Gracias por su atención.
Feria de Bretaña: Un placer absoluto y super interesante ver donde se lleva a cabo todo este trabajo.
Feria de Bretaña: La neurodegeneración es uno de los principales focos del Laboratorio Allen.
Nicolás Allen: Sí, mirando el papel de los astrocitos y el Alzheimer y el envejecimiento de diferentes maneras. En el cerebro que envejece, los astrocitos están cambiando y, de hecho, activan vías que en el cerebro joven provocarían la pérdida de sinapsis. Entonces, creemos que son en parte responsables de la pérdida de la función sináptica que se observa solo en el envejecimiento normal. Entonces, en base a esto, ahora ya estamos interesados en preguntar, bueno, ¿esto también está sucediendo en la neurodegeneración? ¿Es esto algo que también está sucediendo en la enfermedad de Alzheimer? Entonces, realmente nos preguntamos si este tipo de cambios en los astrocitos con la edad son parte de lo que permite que la demencia progrese con el envejecimiento. ¿Son jugadores activos en la pérdida de sinapsis? ¿Podemos hacer algo útil con eso en el envejecimiento o la neurogeneración? Entonces, ¿podríamos revertir o prevenir parte de esta pérdida de sinapsis?
Feria de Bretaña: La enfermedad de Alzheimer afecta a casi 3 millones de personas en los Estados Unidos cada año. Y ese número está creciendo.
Feria de Bretaña: Normalmente, cuando pensamos en la enfermedad de Alzheimer, pensamos en la beta amiloide o tau, por lo que esta perspectiva o ángulo de los astrocitos parece muy novedoso.
Nicolás Allen: Parte del riesgo genético es que, para la enfermedad de Alzheimer, en realidad se ha demostrado que, no solo los astrocitos, sino también la microglía u otro tipo de célula glial presente en el cerebro podrían ser realmente algunas de las células subyacentes. Algunos de los cambios que están ocurriendo. Por lo tanto, creo que es un momento emocionante para estar en esta área de investigación porque la gente se está dando cuenta, obviamente, que la beta amiloide y la proteína tau son importantes, pero tal vez hay otras vías que podríamos intentar y enfocar para tratar de ayudar en esta enfermedad.
Feria de Bretaña: Y también es interesante porque cuando piensas en el cerebro, creo que la palabra que primero te viene a la mente probablemente sea neurona. Entonces, si en esta investigación tenemos cantidades iguales de células gliales, es decir, astrocitos, ¿por qué se han ignorado las células gliales?
Nicolás Allen: Entonces, creo que una de las razones es simplemente, quiero decir que las neuronas son emocionantes. Son geniales para estudiar. De hecho, puede registrar su actividad en tiempo real. Entonces, es realmente asombroso. Realmente puedes ver lo que está pasando. Son una lectura directa de la función del cerebro. Entonces, parte de esto, creo, ha sido nuestra incapacidad para medir esas mismas cosas en los astrocitos.
Nicolás Allen: Entonces, la falta de herramientas disponibles para monitorear realmente lo que estas células estaban haciendo porque no tienen esta actividad eléctrica. Parecía que no estaban haciendo nada, pero resulta que cuando empiezas a mirarlos, uno de nuestros colegas, Axel Nimmerjahn, aquí en Salk, puede monitorear la actividad de los astrocitos en tiempo real mirando otra señal, el aumento en los niveles de calcio. Entonces, el trabajo de laboratorios como el suyo ahora muestra que en realidad estas células están involucradas en estos procesos de actividad neuronal en curso. Es sólo en una escala más lenta. Así que creo que una vez que comencemos a pensar en ellas como tipos de células separadas, tal como son, y desarrollemos herramientas para monitorearlas específicamente, obtendremos mucha más información sobre lo que están haciendo en el cerebro. Hay mucho por explorar y creo que Salk es un gran lugar porque tenemos varios grupos diferentes que están trabajando en esta área.
Feria de Bretaña: Más allá de su investigación, solo quería aprender un poco más sobre usted y su carrera para convertirse en neurocientífico.
Feria de Bretaña: Entonces, ¿siempre supo que quería ser neurocientífico?
Nicolás Allen: Siempre me gustó la biología. No necesariamente neurociencia, pero siempre disfruté de la biología en la escuela secundaria. Y luego en la universidad, lo mismo, biología, y luego me interesé mucho en la neurociencia y la inmunología como, creo, dos de las áreas que todavía tienen mucho que aprender, esencialmente, así que en eso me concentré.
Nicolás Allen: Creo que mi parte favorita de ser un científico en general es solo el descubrimiento. Entonces, puede generar ideas, tener una hipótesis, entrar y probarla, luego obtener una respuesta. Y de vez en cuando tienes un gran avance y es muy emocionante.
Nicolás Allen: Cuando descubrimos por primera vez que la proteína glypican tiene un efecto sobre las sinapsis, eso fue después de años de trabajo. Pero cuando finalmente obtienes ese avance, entonces es un gran día y luego conduce a muchos, muchos hallazgos.
Feria de Bretaña: ¿Tiene algún consejo para los jóvenes aspirantes a científicos?
Nicolás Allen: Creo que tienes que asegurarte de que estás haciendo algo que disfrutas. Acabas de hablar de que parte de lo que te mantiene en marcha como científico es la emoción porque puede pasar mucho tiempo antes de que tengas un gran avance. Entonces, creo que la perseverancia es importante y también tener eso, siempre tener esa meta más grande en mente. Así que piensa por qué estás haciendo esto, qué te impulsa y asegúrate de que te motive.
Feria de Bretaña: Entonces, ¿cuánto tiempo toma uno de sus proyectos de investigación típicos desde que piensa en la idea hasta que realmente publica un artículo?
Nicolás Allen: Entonces, cada artículo en el laboratorio probablemente toma cuatro o cinco años desde el principio hasta la publicación final. Entonces, sí, tienes que perseverar porque dentro de eso hay algunos momentos de Eureka y un gran avance, pero luego gran parte del resto es solo asegurarse de que tengas razón.
Feria de Bretaña: Cuando te encuentras con uno de estos hallazgos más emocionantes, ¿te sientes asombrado en ese momento?
Nicolás Allen: No sé si te asombrará, pero definitivamente "¡hurra!".
Feria de Bretaña: Y habló un poco sobre el futuro de su trabajo, pero ¿cuál es un futuro general más amplio para la investigación de astrocitos?
Nicolás Allen: Creo que es un buen momento para estar en esta área porque cada vez más neurocientíficos se están dando cuenta de que si se va a entender completamente el cerebro, ya sea en desarrollo, una función adulta o una enfermedad, entonces hay que pensar en todo el cerebro. Entonces, todas las células con las que interactúan las neuronas. Entonces, creo que para nosotros es emocionante estar en esta área observando los astrocitos porque ahora realmente estamos pensando en cómo podemos usar estas células terapéuticamente, lo que será realmente importante.
Feria de Bretaña: Gracias por acompañarnos hoy, Dr. Allen. Fue un placer tenerte. Fue genial estar aquí. Únase a nosotros la próxima vez para conocer más ciencia Salk de vanguardia.
En Salk, científicos de renombre mundial trabajan juntos para explorar ideas grandes y audaces, desde el cáncer hasta el Alzheimer, pasando por el envejecimiento y el cambio climático. “Donde comienzan las curas” es una producción de la Oficina de Comunicaciones del Instituto Salk.
