Utilizando una tecnología desarrollada por la Universidad de Harvard, científicos del Centro Médico Beth Israel Deaconess (BIDMC, por sus siglas en inglés), en Boston, Estados Unidos, han catalogado más de 20.000 células cerebrales en una región del hipotálamo del ratón. El estudio reveló unos 50 tipos de células diferentes, incluyendo un tipo de neuronas previamente no descritas que pueden subyacer en parte del riesgo genético de la obesidad humana.
Este catálogo de tipos de células, publicado en 'Nature Neuroscience', supone la primera 'lista de piezas' completa de esta área del cerebro, según señalan los autores. La nueva información permitirá a los investigadores establecer qué células juegan qué papel en esta región del cerebro.
'Se han asignado muchas funciones a grandes regiones del cerebro. Por ejemplo, sabemos que el hipocampo es importante para la memoria y que el hipotálamo es responsable de funciones básicas como comer y beber', explica el autor principal del trabajo, John N. Campbell, investigador postdoctoral en el laboratorio del coautor, Bradford Lowell.
'Pero no sabemos qué tipo de células son responsables dentro de esas regiones, ahora con los saltos que hemos dado en tecnología, podemos perfilar cada gen en decenas de miles de células individuales al mismo tiempo y empezar a analizar esos tipos de células una por una para averiguar sus funciones', apunta.
Cada célula del cuerpo de un animal lleva la misma información genética y las células asumen papeles específicos expresando algunos genes y silenciando a otros. La tecnología Drop-Seq --desarrollada por los coautores del estudio Steven McCarroll Evan Macosko, ambos genetistas de la Escuela de Medicina de Harvard-- permite evaluar cada gen expresado por células individuales. El proceso automatizado supuso que los investigadores de BIDMC pudieran perfilar decenas de miles de células en la misma cantidad de tiempo que llevaba perfilar de una docena de células a mano.
Hallan cambios en el estado energético que afectan a la expresión génica
Campbell y sus colegas perfilaron más de 20.000 células de cerebro de ratón adulto en el hipotálamo arqueado (Arco) y la eminencia mediana adyacente (EM) --una región del cerebro que controla el apetito y otras funciones vitales--. Los perfiles de expresión génica de las células ayudan a los científicos a determinar sus funciones.
Además de localizar 50 nuevos tipos de células, los investigadores perfilaron los tipos de células en ratones adultos en diferentes condiciones de alimentación: comer a voluntad; una dieta rica en grasas (excedente energético); y el ayuno nocturno (déficit energético). La tecnología permitió evaluar cómo los cambios en el estado energético afectaron la expresión génica. Los tipos de células y los genes que eran sensibles a estos cambios en el estado de la energía son nuevos objetivos para tratar la obesidad.
'A veces la identidad verdadera de una célula no sale hasta que se coloca bajo cierta tensión --señala el coautor Linus Tsai, profesor asistente de Medicina en la División de Endocrinología, Diabetes y Metabolismo--. En las condiciones de ayuno, por ejemplo, podemos ver si existe diversidad dentro de los tipos de células basándose en cómo responden a importantes estados fisiológicos'.
Finalmente, los científicos analizaron estudios de asociación del genoma completo humano (GWAS) previos que revelaron variantes genéticas relacionadas con la obesidad. Observando qué tipos de células cerebrales expresan estos genes relacionados con la obesidad, implicaron dos nuevos tipos de neuronas en el control genético del peso corporal.
Campbell y sus colegas han publicado su enorme conjunto de datos online, poniéndolos a disposición de los investigadores de todo el mundo, lo que podría acelerar el ritmo del descubrimiento científico y dar respuesta a las preguntas planteadas en el campo de la investigación sobre la obesidad.