Marcadores moleculares para la policía del cerebro

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

microglia

Células de la microglía. Imagen: Nicole Coufal y Monique Pena, Salk Institute.

Las células de la microglía son las células inmunitarias del cerebro, la policía del cerebro encargada de vigilar, mantener el equilibrio y proteger de cualquier daño al tejido nervioso.  Al igual que otras células del sistema inmunitario, las células de la microglía se originan en la médula ósea. Posteriormente, colonizan el cerebro durante el desarrollo embrionario, donde permanecen como células residentes tras la formación de la barrera hematoencefálica.  Cuando se producen infecciones o daños en el cerebro,, las células de la microglía, siempre vigilantes, se activan e inician la defensa del tejido.

A pesar de haber sido identificadas hace más de 100 años, las células de la microglía continúan guardando muchos de sus secretos. Se sabe que  su mal funcionamiento o su activación descontrolada intervienen en diversas enfermedades neurodegenerativas y psiquiátricas. Sin embargo, a nivel molecular, la función de la microglía no ha podido ser caracterizada en profundidad. La localización de estas células y su gran sensibilidad al medio en el que se encuentran hacen que sean células complicadas de aislar y cultivar en  laboratorio, y dificultan tanto su estudio como el análisis de los genes que intervienen en su activación y función.

Una posible solución a este problema sería diferenciar células madre en células de la microglía que pudieran ser estudiadas. Sin embargo, para ello primero sería necesario saber qué marcadores caracterizan a estas células y los diferencian de otras células inmunitarias.  De este modo, los investigadores podrían estar seguros de estudiar las células correctas.

Un trabajo dirigido por investigadores del Instituto Salk de Estudios Avanzados, recientemente publicado en Science, acaba de dar un paso hacia adelante en esta dirección al describir el programa de expresión génica de las células de la microglía en diferentes estados. Los resultados del estudio aportan nuevas claves sobre el funcionamiento de estas células y sobre su papel en algunas enfermedades humanas.

Los investigadores llevaron  a cabo dos análisis moleculares en muestras de tejido cerebral sano obtenido de 19 pacientes con epilepsia, tumores cerebrales o accidentes isquémicos. En primer lugar, el equipo analizó qué genes se expresan en la microglía, por medio de la secuenciación de ARN. En segundo lugar, se determinó qué regiones de la cromatina de estas células están activas, mediante la conocida técnica de inmunoprecipitación de la cromatina.

Al analizar la expresión génica en la microglía de tejido recién extraído, los investigadores identificaron un conjunto de genes que se expresan de forma más elevada en las células de la microglía que en otros tipos celulares con mismo origen, como son los macrófagos. Además, también encontraron patrones de expresión específicos respecto a otras células cerebrales.

A continuación, los investigadores evaluaron qué ocurre con la expresión génica de las células de la microglía cuando estas son cultivadas en laboratorio y repitieron los mismos análisis en diferentes tiempos tras el aislamiento de las células. De este modo, observaron que a las pocas horas de cultivar las células, se producían cambios importantes en la expresión de genes específicos. Muchos de los genes cuya expresión se reducía estaban relacionados con la función inmunitaria, la formación de vasos sanguíneos y el desarrollo cerebral. Y lo que es más interesante, muchos de los genes cuya expresión se modificaba rápidamente al cambiar el ambiente de las células e iniciar su cultivo en laboratorio, son genes que se expresan de forma elevada en microglía y cuyos niveles también se ven afectados en enfermedades neurodegenerativas o trastornos del comportamiento. Los investigadores plantean que parte de estos cambios de expresión se producen debido a que las células de la microglía no reciben las señales típicas de las células nerviosas que entre las que se encuentran cuando están en su medio natural.

Por otra parte, el equipo encontró que aunque la expresión génica en las células de microglía humanas y de ratón es similar, también existen cambios importantes en muchos genes, producidos probablemente por  la presencia de diferencias en la secuencia de las regiones reguladoras implicadas. Esta información podría ser relevante a la hora de considerar enfermedades humanas que afectan a la microglía ya que en este caso habría que buscar otros modelos que reproduzcan mejor el escenario de las células humanas.

Los resultados del trabajo proporcionan nueva información sobre las células encargadas de vigilar y asegurar el bienestar del tejido cerebral y contribuyen a mejorar los modelos en ratón de los trastornos cerebrales humanos. Además, sientan las bases para poder identificar a las células de la microglía respecto a otros tipos celulares, paso crítico para poder generar microglía humana in vitro. “Estos estudios representan el primer esfuerzo sistemático para decodificar molecularmente la microglía,” señala Christopher Glass profesor en la Universidad de California San Diego y director del trabajo. “Nuestros resultados proporcionan la base para entender los mecanismos subyacentes que determinan las funciones beneficiosas o patológicas de estas células.”

Investigación original: Gosselin D, et al. An environment-dependent transcriptional network specifies human microglia identity. Science. 2017 May 25. doi: http://dx.doi.org/10.1126/science.aal3222

Fuente: Brain’s immune cells linked to Alzheimer’s, Parkinson’s, schizophrenia. http://www.salk.edu/news-release/brains-immune-cells-linked-alzheimers-parkinsons-schizophrenia/

 

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