Mecanismos moleculares de diferenciación de células madre neurales en el cerebro en desarrollo.

Una de las posibilidades más interesantes en la biología de las células madre es la posibilidad de reemplazar tejidos neurales dañados o enfermos afectados por trastornos neurodegenerativos. Las neuronas derivadas de células madre proporcionan un suministro potencialmente ilimitado de células de reemplazo para reparar neuronas dañadas o enfermas. Por lo general, sólo uno o muy pocos tipos de neuronas se ven afectados en la mayoría de las enfermedades neurodegenerativas, y el simple hecho de trasplantar células madre directamente a un cerebro degenerado o dañado no garantizará que las células madre se diferencien en los tipos de neuronas específicos necesarios. De hecho, pueden provocar la formación de tumores. Por tanto, debemos aprender a guiar las células madre, cultivadas en un laboratorio, hacia una vía de diferenciación específica que producirá neuronas del tipo especificado. Estas células proporcionarían entonces una forma segura y eficaz de tratar enfermedades neurodegenerativas y lesiones del sistema nervioso central.

Dado que hay cientos o miles de tipos de neuronas en la corteza cerebral, la reparación funcional de las neuronas dañadas en la corteza requerirá una comprensión detallada de los mecanismos que controlan la diferenciación, la supervivencia y la conectividad de subtipos neuronales específicos. En esta propuesta, propongo investigar los mecanismos moleculares que guían a las células madre neurales en el desarrollo de cerebros embrionarios para generar dos tipos específicos de neuronas: neuronas motoras corticoespinales (CSMN) y neuronas de proyección corticotalámica (CTN).

Nuestro primer objetivo es comprender qué regula el desarrollo de las CSMN. Las CSMN son neuronas clínicamente importantes que degeneran en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y se dañan en lesiones de la médula espinal. Con nuestra tecnología actual, reemplazar los CSMN dañados ha sido imposible, debido en gran parte a la falta de comprensión de qué señales regulan su desarrollo. Nuestro segundo objetivo es identificar genes que dirigen las células madre neurales para generar los CTN. A pesar de su importancia esencial en el procesamiento sensorial y su participación en la epilepsia, aún no se han revelado los mecanismos que gobiernan el desarrollo de los CTN. Los CSMN y CTN expresan muchos genes idénticos y se generan a partir de células madre neurales comunes en los cerebros embrionarios. Sin embargo, no está claro cómo se especifican a partir de células madre comunes. Nuestro tercer objetivo es identificar códigos de factores de transcripción que las células madre neurales emplean para generar específicamente CSMN o CTN.

Actualmente, no existe cura para las enfermedades neurodegenerativas. Comprender cómo se generan las CSMN y las CTN durante el desarrollo brinda la oportunidad de diseñar procedimientos para dirigir las células madre cultivadas en un laboratorio para producir específicamente CSMN o CTN, que luego pueden usarse para reemplazar neuronas dañadas o enfermas, como las afectadas por la ELA. o lesiones de la médula espinal.