Revelan el mapa celular completo de todo el cerebro de un mamífero

Revelan el mapa celular completo de todo el cerebro de un mamífero

Institutos Nacionales de Salud

 

Un atlas financiado por los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. caracteriza más de 32 millones de células del cerebro de ratón.

mapa celular cerebro
Los científicos midieron 500 genes en el cerebro de ratón para revelar la compleja distribución de los tipos celulares y elaborar un mapa del cerebro. Imagen: Yao/van Velthoven/Zeng, Allen Institute.

Por primera vez, un equipo internacional de investigadores ha creado un atlas celular completo de todo un cerebro de mamífero. Este atlas sirve de mapa para el cerebro del ratón, describiendo el tipo, la localización y la información molecular de más de 32 millones de células y proporcionando información sobre la conectividad entre estas células.

El ratón es el modelo experimental vertebrado más utilizado en la investigación neurocientífica, y este mapa celular allana el camino hacia una mayor comprensión del cerebro humano, que puede considerarse el ordenador más potente del mundo. El atlas celular también sienta las bases para el desarrollo de una nueva generación de terapias de precisión para personas con trastornos mentales y neurológicos del cerebro.

Los hallazgos han sido financiados por la Iniciativa BRAIN (Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies®) de los Institutos Nacionales de la Salud y aparecen en una colección de 10 artículos publicados en Nature.

“El atlas del ratón ha aportado un enfoque sin precedentes a la intrincada red de células cerebrales de los mamíferos, proporcionando a los investigadores los detalles necesarios para comprender el funcionamiento y las enfermedades del cerebro humano”, ha señañado el Dr. Joshua Gordon, Director del Instituto Nacional de Salud Mental, que forma parte de los Institutos Nacionales de Salud.

El atlas celular describe los tipos de células de cada región del cerebro del ratón y su organización dentro de esas regiones. Además de esta información estructural, el atlas celular proporciona un catálogo increíblemente detallado del transcriptoma celular, es decir, el conjunto completo de lecturas génicas de una célula, que contiene instrucciones para fabricar proteínas y otros productos celulares. La información transcriptómica incluida en el atlas está organizada jerárquicamente, detallando clases y subclases celulares y miles de grupos celulares individuales dentro del cerebro.

El atlas también caracteriza el epigenoma celular -modificaciones químicas del ADN y los cromosomas de una célula que alteran la forma en que se expresa la información genética de la célula- detallando miles de tipos celulares epigenómicos y millones de elementos de regulación genética candidatos para los distintos tipos de células cerebrales.

En conjunto, la información estructural, transcriptómica y epigenética incluida en este atlas proporciona un mapa sin precedentes de la organización y diversidad celular en el cerebro del ratón. El atlas también proporciona una relación de los neurotransmisores y neuropéptidos utilizados por las diferentes células y la relación entre los tipos de células dentro del cerebro. Esta información puede utilizarse como un plano detallado de cómo se inician y transmiten las señales químicas en las distintas partes del cerebro. Esas señales eléctricas son la base del funcionamiento de los circuitos cerebrales y del funcionamiento general del cerebro.

“Este producto es un testimonio del poder de esta colaboración transversal sin precedentes y allana nuestro camino hacia tratamientos cerebrales de mayor precisión”, ha declarado John Ngai, Ph.D., Director de la Iniciativa BRAIN de los NIH”.

De los 10 estudios incluidos en la colección, siete están financiados a través de la Red del Censo Celular de la Iniciativa BRAIN de los NIH (BICCN), y dos a través de la Iniciativa BRAIN de los NIH, de mayor alcance. El objetivo principal de la BICCN, un esfuerzo pionero de colaboración para comprender la composición celular del cerebro, es desarrollar un inventario exhaustivo de las células del cerebro -dónde están, cómo se desarrollan, cómo trabajan juntas y cómo regulan su actividad- para comprender mejor cómo se desarrollan, progresan y se tratan mejor los trastornos cerebrales.

“Aprovechando el carácter único de su colaboración multidisciplinar e internacional, el BICCN ha sido capaz de lograr lo que ningún otro equipo de científicos había conseguido hasta ahora”, afirmó el Dr. Ngai. “Ahora estamos preparados para dar el siguiente gran paso: completar los mapas celulares del cerebro humano y de los cerebros de primates no humanos”.

La Red del Atlas Celular de la Iniciativa BRAIN (BICAN) es la siguiente etapa en el esfuerzo de la Iniciativa BRAIN de los NIH por comprender las funciones celulares y celulares del cerebro de los mamíferos. BICAN es un proyecto transformador que, junto con otros dos proyectos a gran escala -la Iniciativa BRAIN Connectivity Across Scales y el Armamentarium for Precision Brain Cell Access-, aspira a revolucionar la investigación en neurociencia iluminando los principios fundamentales que rigen la base circuital del comportamiento e informando sobre nuevos enfoques para el tratamiento de los trastornos cerebrales humanos.

Artículo científico: Yao Z, et al. A high-resolution transcriptomic and spatial atlas of cell types in the whole mouse brain. Nature. 2023 Dec;624(7991):317-332. doi: http://dx.doi.org/10.1038/s41586-023-06812-z

 

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