2024-06-09 04:30:12
Investigadores de la Universidad de California en San Diego, que utilizan una nueva técnica llamada MÚSICA, han descubierto que algunas células cerebrales envejecen más rápido, especialmente en pacientes con Alzheimer, lo que revela nuevos objetivos potenciales para el tratamiento y conocimientos sobre las diferencias en el envejecimiento cerebral entre sexos.
Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han descubierto que ciertas células cerebrales envejecen más rápido que otras y son más comunes en personas con enfermedad de Alzheimer. También notaron diferencias en el envejecimiento de células cerebrales específicas entre sexos, con la corteza femenina mostrando una mayor proporción de oligodendrocitos «viejos» en relación con neuronas «viejas» en comparación con la corteza masculina.
Los descubrimientos fueron posibles gracias a una nueva técnica llamada MÚSICA (mapeo de interacciones de ácidos multinucleicos en células individuales), que permite a los investigadores mirar dentro de las células cerebrales individuales y mapear las interacciones entre la cromatina, que es la forma estrechamente enrollada del ADN, y el ARN. Esta técnica permite a los investigadores visualizar estas interacciones con resolución unicelular, así como estudiar cómo influyen en la expresión genética.
El trabajo se detalla en un artículo publicado en Naturaleza.
Potencial de la MÚSICA en la investigación del Alzheimer
«La MÚSICA es una herramienta poderosa que puede permitirnos profundizar en las complejidades de la enfermedad de Alzheimer», dijo el autor principal del estudio, Sheng Zhong, profesor del Departamento de Bioingeniería Shu Chien-Gene Lay de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego. «La tecnología tiene el potencial de ayudarnos a descubrir nuevos mecanismos moleculares subyacentes a la patología del Alzheimer, lo que podría allanar el camino para intervenciones terapéuticas más específicas y mejores resultados para los pacientes».
El cerebro humano alberga una compleja red de células que se comunican e interactúan de formas intrincadas. Dentro de cada una de estas células se encuentra una interacción dinámica de componentes genéticos, incluidos la cromatina y el ARN, que dictan funciones celulares cruciales. A medida que las células cerebrales crecen y envejecen, estas interacciones entre la cromatina y el ARN cambian. Y dentro de cada célula, estos complejos pueden variar ampliamente, especialmente en células maduras. Sin embargo, desentrañar los matices de estas interacciones sigue siendo un desafío formidable.
Ingrese a MÚSICA, una herramienta de vanguardia que ofrece una ventana al funcionamiento interno de las células cerebrales individuales. Utilizando MÚSICA, el equipo de Zhong analizó muestras de cerebro postmortem, específicamente tejidos 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 exhibían distintos patrones de interacciones entre la cromatina y el ARN. Curiosamente, las células con menos interacciones de cromatina de corto alcance tendían a mostrar signos de envejecimiento y enfermedad de Alzheimer.
Descubrimientos y direcciones futuras
«Con esta tecnología transformadora unicelular, descubrimos que algunas células cerebrales son ‘más antiguas’ que otras», dijo Zhong. En particular, los individuos con enfermedad de Alzheimer tenían una mayor proporción de estas células cerebrales más viejas en comparación con los individuos sanos, explicó.
Los investigadores dicen que el descubrimiento podría ayudar en el desarrollo de nuevos tratamientos para la enfermedad de Alzheimer.
«Si pudiéramos identificar los genes desregulados en estas células envejecidas y comprender sus funciones en la estructura de la cromatina local, también podríamos identificar nuevos objetivos terapéuticos potenciales», dijo el coautor del estudio Xingzhao Wen, doctor en bioinformática. candidato en el laboratorio de Zhong.
El estudio también descubrió diferencias específicas de sexo en el envejecimiento de las células cerebrales. En la corteza de ratones hembra, los investigadores encontraron una mayor proporción de oligodendrocitos envejecidos y neuronas envejecidas. Los oligodendrocitos son un tipo de célula cerebral que proporciona una capa protectora alrededor de las neuronas. Dado su papel fundamental en el mantenimiento de la función cerebral normal, una mayor prevalencia de oligodendrocitos envejecidos podría exacerbar potencialmente el deterioro cognitivo.
«La presencia desproporcionada de oligodendrocitos viejos en la corteza femenina podría arrojar nueva luz sobre los mayores riesgos de trastornos neurodegenerativos y mentales observados en las mujeres», dijo Wen.
A continuación, los investigadores trabajarán para optimizar aún más la MÚSICA para poder utilizarla para identificar factores (como genes reguladores y circuitos genéticos) que son responsables del envejecimiento acelerado observado en células cerebrales específicas. «Posteriormente, idearemos estrategias para impedir la actividad de estos genes o circuitos, con la esperanza de mitigar el envejecimiento cerebral», dijo Zhong.
Referencia: “Interacciones de ARN y cromatina múltiple unicelular en el envejecimiento del cerebro humano” por Xingzhao Wen, Zhifei Luo, Wenxin Zhao, Riccardo Calandrelli, Tri C. Nguyen, Xueyi Wan, John Lalith Charles Richard y Sheng Zhong, 27 de marzo de 2024, Nature .
DOI: 10.1038/s41586-024-07239-w
El estudio fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud.
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