La portada del último número de Nature muestra una imagen predominantemente lila, con dos filas de manchas de diversos colores. Es una muestra del increíble trabajo publicado en nature por el equipo del Dr. Jeff W. Lichtman, de Harvard, y comentado tanto en el propio número de la revista, como en el podcast. Realmente el trabajo se lo vale. Es un trabajo espectacular tanto de ejecución como de resultados y perspectivs de futuro. Estoy hasta emocionado.
El cerebro es la última frontera. Es el órgano que controla todo nuestro cuerpo y es el órgano donde reside la parte más abstracta de nuestro yo: la memoria, el pensamiento, la conciencia, los sentimientos. La parte funcional del cerebro está formada, principalmente, de neuronas, células conectadas unas a otras, que se transmiten mensajes a través de estas conexiones (denominadas axones y dendritas). Qué neurona habla con cuál es una información necesaria para entender cómo se procesan las ideas, las imágenes, los sonidos, el amor. Pero es una empresa infinitamente compleja. Un cerebro humano contiene unas cien mil millones de neuronas (100.000.000.000). Cada una de estas conecta, de media, con otras 7.000 neuronas. Se calcula que para un niño de tres años, existen 1016 conexiones neuronales (10.000.000.000.000.000, ver el vídeo). ¿Cómo conseguir saber con quién habla cada neurona?
En este trabajo se propusieron una novedosa estrategia: pintar las neuronas de un cerebro de ratón. Para ello, se aprovecharon de unas proteínas a las que se les está sacando mucho partido: las proteínas fluorescentes. En la imagen podeis ver un ejemplo de cultivos neuronales que expresan la proteína verde fluorescente (GFP, de Green Fluorescent Protein). Esta proteína proviene de la medusa Aequorea victoria. El gen de esta proteína se inserta en células de ratón, por ejemplo, para que puedan verse a través del microscopio de fluorescencia (como se ve en la imagen). En los últimos años han ido apareciendo otras proteínas fluorescentes de distintos colores (XFP), algunas de ellas por modificación de la GFP (como la amarilla YFP).
El cerebro es la última frontera. Es el órgano que controla todo nuestro cuerpo y es el órgano donde reside la parte más abstracta de nuestro yo: la memoria, el pensamiento, la conciencia, los sentimientos. La parte funcional del cerebro está formada, principalmente, de neuronas, células conectadas unas a otras, que se transmiten mensajes a través de estas conexiones (denominadas axones y dendritas). Qué neurona habla con cuál es una información necesaria para entender cómo se procesan las ideas, las imágenes, los sonidos, el amor. Pero es una empresa infinitamente compleja. Un cerebro humano contiene unas cien mil millones de neuronas (100.000.000.000). Cada una de estas conecta, de media, con otras 7.000 neuronas. Se calcula que para un niño de tres años, existen 1016 conexiones neuronales (10.000.000.000.000.000, ver el vídeo). ¿Cómo conseguir saber con quién habla cada neurona?
En este trabajo se propusieron una novedosa estrategia: pintar las neuronas de un cerebro de ratón. Para ello, se aprovecharon de unas proteínas a las que se les está sacando mucho partido: las proteínas fluorescentes. En la imagen podeis ver un ejemplo de cultivos neuronales que expresan la proteína verde fluorescente (GFP, de Green Fluorescent Protein). Esta proteína proviene de la medusa Aequorea victoria. El gen de esta proteína se inserta en células de ratón, por ejemplo, para que puedan verse a través del microscopio de fluorescencia (como se ve en la imagen). En los últimos años han ido apareciendo otras proteínas fluorescentes de distintos colores (XFP), algunas de ellas por modificación de la GFP (como la amarilla YFP).
Por otro lado, la ingeniería genética hace tiempo que trabaja con la recombinasa Cre. ¿La qué Cre?. La recombinasa Cre es una enzima (proteína encargada de hacer algo) que remodela de manera dirigida el DNA. La recombinasa Cre reconoce unas secuencias específicas, llamadas Lox, y media su intercambio. Si dos genes están flanqueados por lox (tienen una secuencia lox a cada lado), la recombinasa Cre puede intercambiarlos de lugar entre ellos (ver esquema). Esta habilidad permite insertar o quitar genes de manera controlada (ver esquema).
Sirviéndose de esta estrategia, el equipo del Dr. Lichtman ha desarrollado ratones con diferentes inserciones de trozos de DNA en que se combinaban los genes para las diferentes proteínas fluorescentes con distintas secuencias lox. Para que se dé la recombinación hace falta la Cre. Esta Cre se expresaba combinada con el receptor de estrógenos. Así, la Cre sólo se activa cuando se activa el receptor de estrógenos (se le administraba tamoxifen a los ratones). A partir de ese momento, la recombinación tenía lugar y cada neurona, al azar, empezaba a expresar unas determinadas cantidades de las diferentes XFP. Todos los colores que vemos por la tele son la resultante de la combinación de tres colores. Con esta misma idea de fondo los autores han sido capaces de pintar las neuronas y sus conexiones, en ratones que han denominado Brainbow (brain de cerebro y rainbow, de arco iris). Las imágenes obtenidas, además de poseer una belleza indescriptible (podeis ver ejemplos aquí, aquí, aquí y aquí, en una reseña sobre una exposición en Cosmocaixa), sirven para poder seguir el camino de cada una de ellas. Para saber con quién habla cada una. Cuando sepamos, además, qué y cómo se lo dicen, estaremos más cerca de saber por qué somos como somos. La neurociencia pasa del blanco y negro al mundo del color.
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