Hallan el funcionamiento de un gen implicado en la diferenciación hacia neuronas de las células madre del cerebro

El Laboratorio de Morfología Celular ubicado en el Centro de Investigación Príncipe Felipe y puesto en marcha de forma conjunta entre el CIPF y la Universidad de Valencia, ha participado en un importante avance en el conocimiento de las células madre adultas del cerebro. En concreto, este grupo de científicos encabezado por el doctor José Manuel García- Verdugo, ha estudiado los factores que determinan el proceso para que una célula madre del cerebro se diferencie o se especialice y dé lugar a neuronas.

José Manuel García-Verdugo, responsable del Laboratorio de Morfología Celular del CIPF-UVEG, afirma que este trabajo “es un paso más para averiguar cómo se puede ejercer un control sobre estas células madre, o cómo responden a ciertas señales”.

El artículo se publica hoy en la revista científica  Nature, y forma parte de un proyecto internacional de carácter multidisciplinar en el que han trabajado de forma conjunta científicos de Estados Unidos y de España, concretamente del CIPF-UVEG, y de las Universidades de California de San Francisco, de Standford y de Hanover.

El estudio parte de la base de que el cerebro cuenta con la presencia de células madre, un descubrimiento anterior de los grupos antes mencionados y que el doctor García- Verdugo coordina en España. Dichas células madre del cerebro son las responsables de la llamada “neurogénesis adulta”, un fenómeno que consiste en la continua formación de nuevas neuronas que permite regenerar y reparar, y que ocurre en el cerebro de todos los mamíferos, concretamente en el hipocampo y en la zona subventricular- bulbo olfatorio.

Estas células madre del cerebro (neurales) cuentan con la capacidad de diferenciarse o dar lugar a dos tipos celulares conocidos como células de glía (astrocitos y oligodendrocitos), y neuronas. Según apunta García- Verdugo, “los mecanismos que regulan la diferenciación de las células madre hacia un tipo celular u otro son muy importantes para su potencial utilización terapéutica”.

Un estudio pionero

Hoy en día se desconocen en gran medida los factores que regulan la neurogénesis. Con este artículo, los investigadores del CIPF- UVEG se centran en los llamados “mecanismos epigenéticos”, responsables de que determinados genes se expresen o no dependiendo de condiciones exteriores. Esta expresión de los genes está a su vez regulada por la estructura de la cromatina, que es el complejo de nucleótidos y de proteínas que forman los cromosomas, y que permite la expresión o silenciamiento de determinados genes.

De esta forma, los científicos del CIPF- UVEG han descubierto que la diferenciación hacia neuronas o neurogénesis está regulada por un gen denominado MLL (Mixed Lineage Leukemia), de manera que la carencia de este gen altera gravemente la diferenciación hacia neuronas, aunque no hacia fenotipo de célula glial.

Durante el proyecto, los científicos detectaron la presencia de factores responsables de determinar la diferenciación hacia neuronas y no hacia glía, y emprendieron la búsqueda de la señal que activa estos factores.

El artículo describe la función del gen “MLL”, que regula a su vez la expresión de otro gen llamado “Dlx2”, clave en la diferenciación neuronal. Los investigadores han demostrado que en ausencia de MLL, la transcripción de Dlx2 no se produce adecuadamente, impidiendo la diferenciación neuronal.

 “Encontramos que el gen MLL es el jefe de obra, el arquitecto que diseña y decide que las células madre del cerebro se conviertan en neuronas y no en astrocitos ni oligodrendrocitos”, señala García- Verdugo.

El resultado de la transcripción de genes determina el comportamiento que va a tener la célula, y MLL es el gen que ordena a las células madre que se diferencien hacia neuronas, y no hacia células de glía. “Si este gen está activo, la célula dará lugar a neuronas; si este gen está silenciado, la célula madre dará lugar a células de glía”, agrega García- Verdugo.

Para llevar a cabo el trabajo, los científicos han empleado modelos animales de ratones transgénicos, así como experimentos in vitro. La participación de los investigadores del CIPF-UVEG se ha centrado en la caracterización morfológica de las células madre, y en los cambios de la cromatina, así como en todas las transformaciones morfológicas del cerebro del animal transgénico, mostrando sus diferencias cuando este factor existe o cuando es anulado.

La importancia de las células madre del cerebro

Para José Manuel García- Verdugo, la importancia de este descubrimiento radica en que se trata de “un paso más, ya que si controlamos la diferenciación hacia neuronas, podemos dirigir este proceso hacia potenciales reparaciones o regeneraciones”.

Asimismo, el cientifico señala que “si aprendemos más sobre ello, este factor podría activarse para conseguir neuronas a partir de células madre del cerebro; o podría silenciarse si lo que nos interesa es conseguir células de glía”.

El artículo publicado hoy en Nature es de gran relevancia a la hora de identificar y caracterizar los mecanismos que regulan la neurogénesis. Por ello supone un paso más para conocer y comprender la biología de las células madre, y para poder establecer algún día un diálogo con ellas, que permita dirigirlas hacia el destino deseado. Estos nuevos conocimientos son cruciales para su potencial uso clínico en terapias regenerativas futuras.

El Dr. José Manuel García- Verdugo es reconocido como uno de los expertos mundiales en el conocimiento de las células madre adultas del cerebro. Es catedrático de Biología Celular de la Universidad de Valencia y miembro correspondiente de la Real Academia de las Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Su equipo de investigación es pionero en la caracterización e identificación morfológica de los nichos del cerebro donde se produce la neurogénesis, y ya ha sido avalado por la comunidad científica en distintos hallazgos recientes como el descubrimiento del cilio primario (apéndice de estas células madre) o la descripción del entorno en el que habitan.