Gusanos "Menorahs" pueden reparar cerebros‏

By JUDY SIEGEL-ITZKOVICH
07/05/2010


lnvestigadores israelíes y estadounidenses han descubierto cómo un gen "esculpe" neuronas en forma de candelabro- en el sistema nervioso de un gusano transparente, de un milímetro de largo. El hallazgo, llamado un "hito" por los científicos y publicado en la versión online de la revista Science (Science Express), a la larga podría tener consecuencias de gran alcance para la rehabilitación de personas con daño del sistema nervioso central (cerebro y médula espinal).
El artículo, titulado esotéricamente "El Fosogen FEP-1 Controla Escultura de dendritas mecanosensoriales," fue escrito por el estudiante de doctorado Meital Oren-Suissa del Instituto Technion-Israel de la tecnología, el doctor David Hall del Colegio de Medicina Albert Einstein en Nueva York , el Dr. Millet Treinin de la Escuela de Medicina Hadassah de la Universidad Hebrea, Prof. Gidon Shemer y el Prof. Benjamín Podbilewicz, ambos del Technion.
Aunque los biólogos han sabido durante años que muchas neuronas forman complicadas estructuras con forma de árbol, no se sabía cómo las neuronas hicieron eso y los mantuvieron. Para desentrañar este misterio, Podbilewicz y colegas estudiaron por primera vez el desarrollo dinámico de dos neuronas (llamados PVDs) necesarias para la recepción de fuertes estímulos mecánicos en el gusano redondo conocido bien por los científicos - Caenorhabditis elegans (C. elegans).
El C. elegans, de vida libre, nematodo transparente que vive en el suelo y se alimenta de bacterias, parece insignificante, pero es tan popular como un organismo modelo para la investigación que cuatro Premios Nobel conectados con la investigacion involucrandolo han sido premiados en las ultimas cuatro decadas- los ultimos tres desde 2002.
Las razones para esto son que tiene sólo 302 neuronas, puede ser criado de forma barata y congelado y descongelado sin resultar muerto, y tambien que puede "verse a traves de el" y monitorear sus procesos, es el primer organismo multicelular en tener su genoma completo secuenciado; puede tener las funciones de genes específicas interrumpidas, y puede servir de modelo para la dependencia de la nicotina. Una verdadera mina de oro en el estudio de las neuronas, el gusano se ha utilizado en muchos otros campos de la biología, incluyendo el estudio de cómo se forman los órganos, cómo se desarrollan los embriones, el envejecimiento y apoptosis (muerte celular programada).
El Prof.Martin Chalfie de la Universidad de Columbia, quien compartió el Premio Nobel 2008 de Química, anteriormente mostró que cuando el cuerpo del gusano era golpeado, respondia alejandose, lo que demuestra que los PVDs eran necesarios para que el C. elegans sintiera dolor.
El PVDs han "elaborado árboles neuronales que comprenden las unidades estructurales que los judios llamamos Menorahs, debido a su parecido con candelabros de multiples brazos", Podbilewicz, añadiendo que cada una de estas ramas pequeñas tiene sólo una millonésima de pulgada de diámetro. Usando la luz y microscopio de electrones en gusanos vivos y conservados, el equipo estudia también cómo el número, estructura y función de estos candelabros se mantuvieron. Esta estructura de la neurona estilo candelabro no se ha visto en otras criaturas.
El equipo descubrió que una proteína membrana llamada FEP-1 (que es también esencial para la mediación de la fusión entre las células para formar células gigantes con núcleos múltiples) tiene un papel importante en la formación y el mantenimiento de las menoráhs. La FEP-1 también actúa en los PVDs para cortar las ramas del árbol de menorahs neuronales.Cuando el gen codificador para la FEP-1 fue eliminado por Oren-Suissa, Semer y Podbilewicz, el gusano mostró menorahs desorganizadas con muchas ramas más. Oren-Suissa, quien hizo su trabajo doctoral en C. elegans, mostró que el exceso de FEP-1 en el PVD reducia la ramificación. Al cortar, retraer y fusionar ramas, el FEP-1 generaba exceso o ramas anormales, actuando como parte de un proceso de control de calidad que es importante para la escultura y el mantenimiento de menorahs complicadas.
"Cuando observamos las mutaciones [en gusanos sin este gen], encontramos que carecen de menorahs pero tienen un gran desorden en las ramas", dijo Podbilewicz. "A partir de esto, llegamos a la conclusión de que este gen es responsable de la construcción de la menorahs como escultor y diseñador, y nos dedicamos a estudiar cómo hizo esto."
El equipo mostro las imagenes a traves de microscopios sofisticados y encontro que el movimiento en el gusano era muy dinámico. Cuando una rama era movida por algún motivo en la "dirección equivocada", el gusano "la corregiria" tirando de ella hacia atrás. Para entender este fenómeno, buscaron proteínas que influyen en la acción de retraer. Ellos interfirieron con el proceso natural, mediante una mutación del gen de la FEP-1 que descubrieron hace 10 años como responsable de fusiónar juntas las células.
Era importante encontrar estos genes, el equipo dijo, porque con su ayuda, sería posible encontrar, incluso en los humanos, los genes responsables de la construcción neuronas en el cerebro humano. Esto, concluyeron, llevaría en el futuro a reparar los daños del cerebro y la médula espinal en las personas, que causa debilitamiento devastador.Su trabajo sobre la formación y mantenimiento de las estructuras celulares nerviosas en forma de árbol también podría tener aplicaciones en el tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, así como la reparación de nervios vitales dañados.
Fuente: The Jerusalem Post