Así se repara el cerebro adulto para generar nuevas neuronas

«Nuestra investigación indica que podemos estimular las propias células cerebrales para que desarrollen nuevas neuronas que se integren de forma natural con los circuitos que controlan el movimiento», afirma Abdellatif Benraiss, autor principal del estudio. «Este descubrimiento ofrece una posible nueva forma de restaurar la función cerebral y ralentizar la progresión de estas enfermedades».

Benraiss es profesor asociado de investigación en el laboratorio del Centro Médico de la Universidad de Rochester.

Durante mucho tiempo se creyó que el cerebro adulto no podía generar nuevas neuronas. Sin embargo, ahora se sabe que los nichos cerebrales contienen reservorios de células progenitoras capaces de producir nuevas neuronas. Si bien estas células producen neuronas activamente durante el desarrollo temprano, poco después del nacimiento pasan a producir células de soporte llamadas glía. Una de las áreas del cerebro donde se congregan estas células es la zona ventricular, adyacente al cuerpo estriado, una región del cerebro afectada por la enfermedad de Huntington.

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La idea de que el cerebro adulto conserva la capacidad de producir nuevas neuronas, denominada neurogénesis adulta, fue descrita por primera vez por Goldman y otros en la década de 1980 mientras estudiaban la neuroplasticidad en canarios. Los pájaros cantores, al igual que los canarios, son únicos en el reino animal por su capacidad de producir nuevas neuronas a medida que aprenden nuevas canciones. La investigación en pájaros cantores identificó proteínas —una de las cuales era el factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF)— que dirigen a las células progenitoras a la diferenciación y producción de neuronas.

Investigaciones posteriores demostraron que se generaban nuevas neuronas al administrar BDNF y otra proteína, Noggin, a células progenitoras en el cerebro de ratones. Estas células migraron posteriormente a una región cercana de control motor del cerebro —el cuerpo estriado—, donde se desarrollaron en células conocidas como neuronas espinosas medianas, las principales células que se pierden en la enfermedad de Huntington. Este equipo también demostró que los mismos agentes podían inducir la formación de nuevas neuronas espinosas medianas en primates.

Hasta qué punto las neuronas espinosas medianas recién generadas se integran en las redes cerebrales no está claro. La nueva investigación, realizada en un modelo murino de la enfermedad de Huntington, demuestra que las neuronas recién generadas se conectan con las complejas redes cerebrales responsables del control motor, reemplazando la función de las neuronas perdidas en la enfermedad de Huntington.

Los investigadores utilizaron un método de marcado genético para marcar nuevas células a medida que se creaban, lo que les permitió seguirlas a lo largo del tiempo a medida que desarrollaban nuevas conexiones. «En este trabajo, combinamos electrofisiología, optogenética y comportamiento murino para demostrar que estas células no solo se producen en el cerebro adulto, sino que restauran funcionalmente los circuitos motores tanto en ratones sanos como en el contexto de la enfermedad de Huntington», afirma José Cano, investigador postdoctoral asociado en el laboratorio de Goldman y autor principal del estudio.

Estas tecnologías permitieron a los investigadores mapear las conexiones entre las nuevas neuronas, sus neuronas vecinas y otras regiones cerebrales. Mediante técnicas optogenéticas, los investigadores activaron y desactivaron las nuevas células, confirmando su integración en redes cerebrales más amplias, importantes para el control motor.

El estudio indica que un posible tratamiento para la enfermedad de Huntington consistiría en estimular al cerebro a reemplazar las células perdidas por células nuevas y funcionales, y restaurar las vías de comunicación cerebrales. «En conjunto con la persistencia de estas células progenitoras en el cerebro de primates adultos, estos hallazgos sugieren el potencial de este enfoque regenerativo como estrategia de tratamiento para la enfermedad de Huntington y otros trastornos caracterizados por la pérdida de neuronas en el cuerpo estriado», explica Benraiss.

Los autores sugieren que este enfoque también podría combinarse con otras terapias de reemplazo celular. Investigaciones en este laboratorio han demostrado que las células gliales, llamadas astrocitos, también desempeñan un papel importante en la enfermedad de Huntington. Estas células no funcionan correctamente durante la enfermedad y contribuyen al deterioro de la función neuronal. Los investigadores han descubierto que reemplazar las células gliales enfermas por células sanas puede ralentizar la progresión de la enfermedad en un modelo murino de Huntington. Estas terapias de reemplazo glial se encuentran actualmente en desarrollo preclínico.