07 de abril de 2005
Se controla el patrón de conexiones cerebrales mediante interruptor químico
Utilizando un interruptor químico, unos investigadores ahora
pueden ejercer un control sin precedentes sobre la actividad de las
moléculas que ayudan a realizar el patrón de conexiones
de los cerebros en desarrollo de ratones.
La nueva técnica permite que los investigadores utilicen
drogas para activar y desactivar a las moléculas de una forma
tan precisa y reversible como un interruptor de luz controla una
lámpara. Las técnicas genéticas y químicas
de manipulación actuales tienden a eliminar circuitos
eléctricos enteros o a romper las bombillas de luz de las
lámparas.
“Estoy tan impresionado con lo bien que han resultado estos experimentos in vivo que hacen pensar que pueda ser posible atacar de la misma manera a una gran cantidad de proteínas quinasas”.
David D. Ginty
Los investigadores dijeron que la técnica les
permitirá explorar la forma en la que moléculas llamadas
neurotrofinas regulan el crecimiento y la supervivencia de las neuronas
de animales recién nacidos y adultos. El estudio de la
regulación de neurotrofinas es importante porque ayudará
a que los investigadores entiendan la forma en la que el cerebro se
desarrolla y funciona en estados normales y enfermos, dijeron. Por
ejemplo, las neurotrofinas desempeñan una función en el
mantenimiento de la supervivencia de las neuronas que se pierden en
enfermedades neurodegenerativas tales como la enfermedad de
Alzheimer.
Los investigadores describieron su metodología química
y genética para controlar la señalización de
neurotrofinas en el número del 7 de abril de 2005, de la revista
Neuron. Fueron conducidos por el investigador del Instituto
Médico Howard Hughes, David D. Ginty, de la Facultad de Medicina
de la Universidad Johns Hopkins, y Pamela England y Kevan Shokat, de la
Universidad de California, en San Francisco. Shokat estuvo entre los 43
científicos que fueron seleccionados recientemente en una
competición a nivel nacional para convertirse en investigadores
del HHMI.
En sus estudios, los científicos intentaron controlar el
crecimiento neuronal de forma más precisa empleando el factor de
crecimiento nervioso (NGF, por sus siglas en inglés) y el factor
neurotrófico derivado de cerebro (BDNF, por sus siglas en
inglés). Estas neurotrofinas regulan el crecimiento neuronal al
activar receptores tirosina quinasa específicos (Trk, por sus
siglas en inglés) en la superficie de las neuronas. Los
receptores Trk traducen las señales de neurotrofinas para
regular el crecimiento neuronal y la maquinaria de supervivencia.
Tradicionalmente, cuando los investigadores querían estudiar
la función de las neurotrofinas en ratones, anulaban a esos
genes totalmente o intentaban desactivarlos después del
nacimiento utilizando manipulaciones genéticas, drogas o
anticuerpos. Según indica Ginty, todas estas técnicas
tienen desventajas significativas.
“Todos los knock-outs de neurotrofinas son mortales alrededor
del nacimiento”, dijo Ginty. “Y otras técnicas para
anular de forma condicional a los genes después del nacimiento
están limitadas a su uso y son irreversibles”. Las drogas
y los anticuerpos que atacan a las neurotrofinas no son lo
suficientemente específicos, dijo Ginty. Los anticuerpos
están aún más limitados porque activan una
inmunorrespuesta general y no pueden cruzar la barrera
hematoencefálica para difundirse en los tejidos del cerebro.
Shokat y sus colegas, sin embargo, habían desarrollado una
técnica para mutar un solo aminoácido en las
proteínas quinasas, lo que hacía que estas enzimas fueran
susceptibles a drogas inhibidoras que sólo atacan un tipo
específico de quinasas. Las mutaciones no tienen ningún
otro efecto en las funciones de las quinasas.
Ginty y sus colegas aplicaron la técnica química y
genética, que había sido desarrollada en cultivos de
células, a animales. Encontraron que podían desactivar de
forma específica la función de los receptores mutados ya
sea para NGF, BDNF o NT-3 con drogas inhibidoras de Trk. Cuando se
retiró la droga, los receptores se reactivaron volviendo a
funcionar normalmente. Por lo tanto, dijo Ginty, la nueva
metodología representa una técnica poderosa para explorar
las neurotrofinas al activarlas y desactivarlas a voluntad.
“Una ventaja importante de esta metodología es que uno
tiene un animal control experimental ideal en el ratón de tipo
salvaje, que tiene un aminoácido normal en vez de la
mutación en la posición clave”, dijo Ginty.
“Tal animal de control ideal es algo que uno raramente tiene en
tales experimentos. También es crítico que dado que esta
es una metodología farmacológica para controlar la
actividad de las neurotrofinas actúa rápidamente y es
reversible”.
Tal metodología química y genética en ratones
debería ser aplicable extensamente, dado que las células
utilizan un amplio conjunto de interruptores quinasas, dijo Ginty.
“Estoy tan impresionado con lo bien que han resultado estos
experimentos in vivo que hacen pensar que pueda ser posible
atacar de la misma manera a una gran cantidad de proteínas
quinasas. Existen más de quinientas proteínas quinasas en
el genoma y sólo tenemos buenos inhibidores para una
pequeña cantidad de ellas”.
La metodología química y genética podría
ofrecer un panorama mucho más amplio de la función de las
neurotrofinas, dijo Ginty. “Las mutaciones nulas revelan un
fenotipo, pero si es un fenotipo letal entonces nunca se
entenderá la gama completa de funciones de esa
molécula”, dijo Ginty. “A menudo, en el animal con
una mutación nula sólo se observa la primera
función y por eso se pierden todas las otras”, dijo.
Ginty dijo que él y sus colegas planean utilizar la
técnica para explorar la forma en la que las neurotrofinas y sus
receptores controlan el desarrollo del prosencéfalo
inmediatamente después del nacimiento. “Muchos de los
eventos de desarrollo que controlan el patrón del
prosencéfalo ocurren postnatalmente y hasta la aparición
de esta técnica, las funciones de las neurotrofinas
habían sido muy difíciles de estudiar”, dijo.
Además, la técnica puede ser utilizada para explorar
dónde funciona, en la extensa geografía de la neurona, un
receptor neurotrofina particular para regular un evento de desarrollo
particular, dijo Ginty.
“También espero que otros laboratorios utilicen estos
ratones diseñados para estudiar la función de las
neurotrofinas en animales adultos -por ejemplo en el aprendizaje, en la
memoria y en la plasticidad nerviosa-. Con esta técnica, las
personas pueden plantearse interrogantes acerca de los lapsos de tiempo
durante los cuales estas moléculas contribuyen a una
función determinada, porque es posible realizar la
inhibición con un delicado control temporal y con
reversibilidad”, dijo.
|
