Por primera vez, un equipo internacional de investigadores ha creado un atlas celular completo de un cerebro de mamífero completo. Este atlas sirve como mapa del cerebro del ratón, describe el tipo, la ubicación y la información molecular de más de 32 millones de células y proporciona información sobre la conectividad entre estas células. El ratón es el modelo experimental de vertebrados más utilizado en la investigación de neurociencia, y este mapa celular allana el camino para una mayor comprensión del cerebro humano, posiblemente la computadora más poderosa del mundo. El atlas celular también sienta las bases para el desarrollo de una nueva generación de terapias de precisión para personas con trastornos mentales y neurológicos del cerebro.
Los hallazgos fueron financiados por los Institutos Nacionales de Salud Investigación del cerebro mediante el avance de neurotecnologías innovadoras® Initiative, o The BRAIN Initiative®, y aparecen en una colección de 10 artículos publicados en Naturaleza.
«El atlas del ratón ha centrado la intrincada red de células cerebrales de los mamíferos en un enfoque sin precedentes, brindando a los investigadores los detalles necesarios para comprender la función y las enfermedades del cerebro humano», dijo Joshua A. Gordon, MD, Ph.D., Director del Instituto Nacional de Salud Mental, parte de los Institutos Nacionales de Salud.
El atlas celular describe los tipos de células en cada región del cerebro del ratón y su organización dentro de esas regiones. Además de esta información estructural, el atlas celular proporciona un catálogo increíblemente detallado del transcriptoma de la célula: el conjunto completo de lecturas de genes en una célula, que contiene instrucciones para producir proteínas y otros productos celulares. La información transcriptómica incluida en el atlas está organizada jerárquicamente y detalla clases y subclases de células y miles de grupos de células individuales dentro del cerebro.
El atlas también caracteriza el epigenoma celular (modificaciones químicas en el ADN y los cromosomas de una célula que alteran la forma en que se expresa la información genética de la célula) y detalla miles de tipos de células epigenómicas y millones de elementos de regulación genética candidatos para diferentes tipos de células cerebrales.
En conjunto, la información estructural, transcriptómica y epigenética incluida en este atlas proporciona un mapa sin precedentes de la organización y diversidad celular en el cerebro del ratón. El atlas también proporciona una descripción de los neurotransmisores y neuropéptidos utilizados por diferentes células y la relación entre los tipos de células dentro del cerebro. Esta información se puede utilizar como un modelo detallado de cómo se inician y transmiten las señales químicas en diferentes partes del cerebro. Esas señales eléctricas son la base de cómo funcionan los circuitos cerebrales y cómo funciona el cerebro en general.
«Este producto es un testimonio del poder de esta colaboración transversal sin precedentes y allana nuestro camino hacia tratamientos cerebrales más precisos», afirmó John Ngai, Ph.D., director de la Iniciativa BRAIN de los NIH.
De los 10 estudios incluidos en esta colección, siete están financiados a través de la Red de Censos Celulares de la Iniciativa NIH BRAIN (BICCN) y dos a través de la Iniciativa NIH BRAIN más grande. El objetivo principal del BICCN, un esfuerzo innovador y de colaboración cruzada para comprender la composición celular del cerebro, es desarrollar un inventario completo de las células del cerebro: dónde están, cómo se desarrollan, cómo trabajan juntas y cómo funcionan. regulan su actividad, para comprender mejor cómo se desarrollan, progresan y se tratan mejor los trastornos cerebrales.
«Al aprovechar la naturaleza única de su colaboración multidisciplinaria e internacional, el BICCN pudo lograr lo que ningún otro equipo de científicos había logrado antes», afirmó el Dr. Ngai. «Ahora estamos listos para dar el siguiente gran paso: completar los mapas celulares del cerebro humano y del cerebro de primates no humanos».
La Red Atlas Celular de la Iniciativa BRAIN (BICAN) es la siguiente etapa en el esfuerzo de la Iniciativa BRAIN de los NIH para comprender las células y las funciones celulares del cerebro de los mamíferos. BICAN es un proyecto transformador que, junto con otros dos proyectos a gran escala, la Iniciativa BRAIN Connectivity Across Scales y el Armamentarium for Precision Brain Cell Access, tiene como objetivo revolucionar la investigación en neurociencia al iluminar los principios fundamentales que rigen la base del circuito del comportamiento e informar nuevos enfoques para el tratamiento de los trastornos del cerebro humano.
