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'Mapa de MÚSICA' muestra que algunas células cerebrales envejecen más rápido
Último revisado: 14.06.2024
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Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han descubierto que algunas células cerebrales envejecen más rápido que otras y son desproporcionadamente abundantes en las personas con la enfermedad de Alzheimer. Además, los investigadores observaron diferencias en el proceso de envejecimiento de determinadas células cerebrales según el sexo: en la corteza cerebral de las mujeres había una mayor proporción de oligodendrocitos "viejos" que de neuronas "viejas" que en la corteza de los hombres. p>
Estos descubrimientos fueron posibles gracias a una nueva técnica llamada MÚSICA (mapeo de interacciones de ácidos nucleicos en células individuales), que permite a los investigadores observar el interior de las células cerebrales individuales y mapear las interacciones entre la cromatina (la forma estrechamente plegada del ADN) y el ARN.. Esta técnica nos permite visualizar estas interacciones a nivel unicelular y estudiar cómo afectan la expresión genética.
“La MÚSICA es una poderosa herramienta que nos permite profundizar en los aspectos complejos de la enfermedad de Alzheimer”, afirmó el autor principal del estudio, Sheng Zhong, profesor de bioingeniería Shu Chien.. Gena Lai en la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California, San Diego.
“Esta tecnología tiene el potencial de descubrir nuevos mecanismos moleculares subyacentes a la patología de la enfermedad de Alzheimer, lo que puede allanar el camino para intervenciones terapéuticas más específicas y mejores resultados para los pacientes”.
El cerebro humano contiene una red compleja de células que se comunican e interactúan de maneras complejas. En cada una de estas células existe una interacción dinámica de componentes genéticos, incluidos la cromatina y el ARN, que determinan funciones celulares esenciales. A medida que las células cerebrales crecen y envejecen, estas interacciones entre la cromatina y el ARN cambian. Y en cada célula estos complejos pueden variar mucho, especialmente en las células maduras. Sin embargo, desentrañar las sutilezas de estas interacciones siguió siendo un desafío.
La técnica de la MÚSICA ha venido al rescate, brindando la oportunidad de observar el funcionamiento interno de las células cerebrales individuales. Utilizando MÚSICA, el equipo de Zhong analizó muestras de cerebro post mortem, específicamente tejido de la corteza frontal humana, obtenidas de 14 donantes de 59 años o más, algunos con la enfermedad de Alzheimer y otros sin ella.
Descubrieron que diferentes tipos de células cerebrales exhiben diferentes patrones de interacción entre la cromatina y el ARN. Curiosamente, las células con menos interacciones cortas de cromatina tendían a mostrar signos de envejecimiento y enfermedad de Alzheimer.
“Al utilizar esta tecnología transformadora para analizar células individuales, descubrimos que algunas células cerebrales son más antiguas que otras”, dijo Zhong. Explicó que las personas con la enfermedad de Alzheimer tenían una mayor cantidad de estas células cerebrales viejas en comparación con las personas sanas.
Los investigadores creen que este descubrimiento podría ayudar a desarrollar nuevos tratamientos para la enfermedad de Alzheimer.
“Si podemos identificar genes desregulados en estas células viejas y comprender sus funciones en la estructura de la cromatina local, también podemos identificar nuevos objetivos terapéuticos potenciales”, afirmó el primer autor del estudio, Xingzhao Wen, candidato a doctorado en bioinformática en el laboratorio de Zhong.
El estudio también encontró diferencias sexuales en el envejecimiento de las células cerebrales. En la corteza cerebral de las mujeres, los investigadores encontraron una mayor proporción de oligodendrocitos viejos y neuronas viejas. Los oligodendrocitos son un tipo de células cerebrales que forman una capa protectora alrededor de las neuronas. Dado su papel fundamental en el mantenimiento de la función cerebral normal, un mayor número de oligodendrocitos viejos puede exacerbar el deterioro cognitivo.
“La presencia desproporcionada de oligodendrocitos viejos en la corteza cerebral de las mujeres puede arrojar nueva luz sobre los mayores riesgos de trastornos neurodegenerativos y psiquiátricos observados en las mujeres”, afirmó Wen.
A continuación, los investigadores trabajarán para optimizar aún más MUSIC y utilizarla para identificar factores (como genes reguladores y circuitos genéticos) que son responsables del envejecimiento acelerado en determinadas células cerebrales.
“Luego desarrollaremos estrategias para suprimir la actividad de estos genes o circuitos, con la esperanza de ralentizar el envejecimiento cerebral”, afirmó Zhong.
Los resultados del trabajo se describen en detalle en un artículo publicado en la revista Nature.