Mecanismos de células madre que gobiernan ondas discretas de gliogénesis en el cerebro infantil

La formación de la infraestructura de fibras aisladas del cerebro humano (llamada "mielina") depende de la función de un tipo de célula precursora llamada "células precursoras de oligodendrocitos (OPC)". El primer objetivo de este estudio busca determinar en qué se diferencian los OPC entre sí en diferentes regiones del cerebro y en diferentes edades. Comprender esta heterogeneidad es importante a medida que exploramos la capacidad regenerativa de esta clase de células precursoras. En el último año, hemos aislado OPC de varias regiones del cerebro humano de individuos de distintas edades y estamos estudiando las características moleculares de estas células precursoras a nivel de células individuales para definir distintas subpoblaciones de OPC. También hemos comenzado a estudiar las capacidades funcionales de OPC aisladas de diferentes regiones del cerebro. El segundo objetivo de este estudio busca comprender cómo las interacciones entre las neuronas eléctricamente activas y las OPC afectan la función de las OPC y la formación de mielina. Hemos descubierto que cuando las neuronas de la corteza motora del ratón "disparan" señales de tal manera que provocan un comportamiento motor complejo, como sucedería cuando uno practica una tarea motora, las OPC dentro de ese circuito responden y aumenta la mielinización. Esto afecta el funcionamiento de ese circuito de forma duradera. Estos resultados indican que las neuronas y las OPC interactúan de manera importante para modular la mielinización y respaldan la hipótesis de que la función de las OPC puede desempeñar un papel en el aprendizaje.

Enviar impulsos neuronales rápidamente a través de una fibra nerviosa larga requiere un tipo especializado de aislamiento llamado mielina, elaborado por una célula llamada oligodendrocito que se envuelve alrededor de las proyecciones neuronales. Las fibras nerviosas aisladas por mielina forman la “materia blanca” del cerebro, los vastos tractos que conectan un área del cerebro que procesa la información con otra. Ahora hemos demostrado que la actividad neuronal provoca la proliferación y diferenciación de las células precursoras de oligodendrocitos (OPC) en oligodendrocitos formadores de mielina. La actividad neuronal también provoca un aumento en el grosor de las vainas de mielina dentro del circuito neuronal activo, lo que hace que la transmisión de señales a lo largo de la fibra neuronal sea más eficiente. Se descubrió que esto es cierto tanto en el cerebro de jóvenes como en el de adultos. Metafóricamente, es muy parecido a un sistema para mejorar el flujo del tráfico a lo largo de carreteras muy transitadas. Y al igual que ocurre con un sistema de transporte, mejorar las rutas que son más productivas hace que todo el sistema sea más eficiente. Curiosamente, algunas partes del circuito neuronal estudiado mostraron evidencia de respuesta de células precursoras formadoras de mielina a la actividad neuronal, mientras que otras partes del circuito activo no. En trabajos relacionados, estamos avanzando hacia la comprensión de cómo las OPC difieren en varias regiones del cerebro, examinando la heterogeneidad molecular de las OPC humanas a nivel de una sola célula.

Enviar impulsos neuronales rápidamente a través de una fibra nerviosa larga requiere un tipo especializado de aislamiento llamado mielina, elaborado por una célula llamada oligodendrocito que se envuelve alrededor de las proyecciones neuronales. Las fibras nerviosas aisladas por mielina forman la “materia blanca” del cerebro, los vastos tractos que conectan un área del cerebro que procesa la información con otra. Ahora hemos demostrado que la actividad neuronal provoca la proliferación y diferenciación de las células precursoras de oligodendrocitos (OPC) en oligodendrocitos formadores de mielina. La actividad neuronal también provoca un aumento en el grosor de las vainas de mielina dentro del circuito neuronal activo, lo que hace que la transmisión de señales a lo largo de la fibra neuronal sea más eficiente. Se descubrió que esto es cierto tanto en el cerebro de jóvenes como en el de adultos. Metafóricamente, es muy parecido a un sistema para mejorar el flujo del tráfico a lo largo de carreteras muy transitadas. Y al igual que ocurre con un sistema de transporte, mejorar las rutas que son más productivas hace que todo el sistema sea más eficiente. Curiosamente, algunas partes del circuito neuronal estudiado mostraron evidencia de respuesta de células precursoras formadoras de mielina a la actividad neuronal, mientras que otras partes del circuito activo no. En trabajos relacionados y en curso, estamos avanzando hacia la comprensión de cómo las OPC difieren en varias regiones del cerebro, examinando la heterogeneidad molecular de las OPC humanas a nivel de una sola célula. También estamos trabajando arduamente para comprender las señales moleculares responsables de estos cambios "dependientes del uso" en la materia blanca. En un proyecto de seguimiento relacionado, probamos la idea de que ciertas formas de cáncer cerebral llamadas "gliomas", que se cree que están relacionadas con las OPC normales, pueden responder de manera similar a la actividad neuronal proliferando y creciendo. Utilizando una variedad de cultivos de células de glioma derivados de pacientes, incluido el glioblastoma, el oligodendroglioma anaplásico y el glioma pontino intrínseco difuso (DIPG), descubrimos que, de hecho, las células cancerosas del cerebro de glioma de alto grado crecen más cuando se exponen a moléculas secretadas en respuesta a la actividad neuronal. En otras palabras, los tumores cerebrales están "secuestrando" un mecanismo de plasticidad cerebral normal para promover el crecimiento del cáncer. Continuamos identificando algunos de estos factores regulados por la actividad neuronal que las células de glioma utilizan para el crecimiento y ahora estamos trabajando para traducir estos hallazgos en nuevas terapias para este devastador tipo de cáncer cerebral.