Los neurocientíficos acaban de dar un enorme paso en el reto de mapear las conexiones entre neuronas dentro del cerebro gracias a un material genético que asigna un código de barras a cada célula cerebral individual. La técnica, llamada MAP-seq, podría ayudar a los investigadores a estudiar trasto os como el autismo y la esquizofrenia con un nivel de detalle sin precedentes.
El neurocientífico del Laboratorio Cold Spring Harbor (EEUU) que desarrolló la técnica, Anthony Zador, afirma: "Tenemos la base para toda una tecnología nueva con una infinidad de aplicaciones".
Los métodos actuales para mapear las conexiones neuronales, cuyo conjunto se conoce como conectoma cerebral, a menudo dependen de proteínas fluorescentes y microscopios para observar las células. Pero estos procedimientos son complicados y presentan dificultades para rastrear las conexiones entre muchas neuronas de forma simultánea.
"Tenemos la base para toda una tecnología nueva con una infinidad de aplicaciones". Anthony Zador, neurocientífico responsable del desarrollo de una nueva manera de mapear el cerebro.
Lo primero que hace MAP-seq es generar una biblioteca de virus que contienen secuencias aleatorias de ARN. Esta mezcla se inyecta en el cerebro, y aproximadamente un virus penetra en cada neurona individual de la zona de la inyección, lo que asigna un código de barra único de ARN a cada célula. Entonces, el cerebro se divide en secciones ordenadas que serán procesadas. Un secuenciador de ADN lee los códigos de barras, y los investigadores generan una matriz de conectividad que muestra cómo se conecta cada neurona individual con otras regiones del cerebro.
Para demostrar que la técnica funciona, este estudio, publicado en la revista Neuron, rastrea las ingentes conexiones de salida de unas 1.000 neuronas de ratón en una región cerebral llamada locus cerúleo. Y Zador afirma que los resultados reconcilian hallazgos anteriormente contradictorios sobre cómo se conectan esas neuronas dentro del cerebro.
El colaborador de Zador en el desarrollo de MAP-seq, Justus Kebschull, señala que la técnica está mejorando. El responsable afirma: "Ahora podemos mapear 100.000 células a la vez, durante una semana, mediante un único experimento. Antes, eso sólo era posible mediante un montón de trabajo".
Tanto el autismo como la esquizofrenia se consideran trasto os que pueden ser provocados por una conectividad cerebral disfuncional. Tal vez existan cientos de mutaciones genéticas que puedan alterar ligeramente el funcionamiento cerebral mientras se desarrolla. Kebschull continúa: "Estamos estudiando modelos de ratón en los que algo se ha averiado. Y ahora que el método es tan rápido, podemos estudiar muchos modelos de ratón". Al comparar el cableado del cerebro en ratones con distintos genes candidatos para el autismo, los investigadores esperan lograr nuevos hallazgos sobre el trasto o.
El biólogo del Laboratorio Cold Spring Harbor Je Hyuk Lee, que no formó parte del estudio de MAP-seq, afirma: "Creo que es un método genial con mucho potencial para ampliarse". Aunque otros grupos han empleado códigos de barra similares para estudiar diferencias individuales entre células, nadie sabía si los códigos de barra serían capaces de desplazarse por el cerebro mediante las conexiones neuronales. "Era una conjetura, pero nunca había sido demostrada, especialmente a esta escala", señala Lee.
Zador matiza que, de momento, su laboratorio es el único que aplica códigos de barra al cerebro, pero espera que otros empiecen a emplear MAP-seq para mapear la circuitería del cerebro. El responsable concluye: "Ya que el precio de la secuenciación sigue desplomándose, podemos imaginar hacer esto de manera rápida y barata". Puede que no falte mucho para haya un mapa completo del cerebro disponible para ser utilizado por su primer explorador.