Un estudio mapea cómo la estimulación cerebral altera los genes en tejido humano vivo

Por primera vez, los investigadores han mapeado cómo la estimulación cerebral profunda altera la expresión génica en distintos tipos de células dentro de tejido cerebral humano vivo, un avance que podría abrir nuevas vías para tratar el deterioro cognitivo.

Del tejido del paciente al mapa molecular

En un estudio publicado el miércoles en Nature, científicos de UCLA Health y del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas utilizaron tejido de la corteza temporal humana donado, mantenido vivo en un laboratorio durante varios días tras su extracción quirúrgica, para aplicar patrones de estimulación eléctrica similares a la estimulación cerebral profunda y rastrear las consecuencias moleculares a resolución de célula única.uclahealth+1

La estimulación cerebral profunda, que envía impulsos eléctricos mediante dispositivos implantados, ya se utiliza para tratar la enfermedad de Parkinson y el trastorno obsesivo-compulsivo. Sin embargo, sus efectos en los diversos tipos celulares del cerebro humano y los genes que estas células activan en respuesta solo se habían estudiado hasta ahora en tejidos animales o cultivados en laboratorio.neurosciencenews+1

El equipo desarrolló lo que describen como una "plataforma ex vivo" que integra la estimulación mediante matrices de microelectrodos con el registro neuronal simultáneo y la genómica de núcleo único. Tras la estimulación, las células cerebrales se sincronizaron más en su disparo, un patrón asociado con la formación de la memoria. Posteriormente, los investigadores aislaron núcleos celulares individuales y catalogaron la actividad genética de cada tipo de célula.genengnews+1

Los astrocitos se suman a la respuesta

Entre los hallazgos más notables del estudio destaca que los astrocitos, células de soporte no neuronales, activaron sus propios programas genéticos distintos durante la estimulación, de forma independiente a las respuestas neuronales. Tanto las neuronas como los astrocitos activaron conjuntos separados de genes, lo que sugiere que la estimulación cerebral profunda involucra amplias redes glio-neuronales en lugar de simplemente activar el disparo eléctrico en las neuronas.genengnews+1

Los investigadores también validaron sus hallazgos de laboratorio comparándolos con tejido de pacientes que se habían sometido a estimulación cerebral profunda clínica antes de la cirugía, confirmando que patrones de expresión génica similares ocurren dentro del cerebro vivo.medicalxpress+1

Hacia terapias de precisión

"Al comprender exactamente qué genes se activan en qué células durante la estimulación, podemos comenzar a diseñar enfoques más precisos para la estimulación cerebral profunda y potencialmente aumentar esta estrategia clínica con terapias farmacológicas para ayudar a frenar el deterioro cognitivo", afirmó la autora principal Genevieve Konopka, jefa del Departamento de Neurobiología en UCLA Health.uclahealth+1

Los investigadores reconocieron que se necesita más trabajo para comprender los efectos de la estimulación a largo plazo, cómo las células activadas influyen en sus vecinas y cómo responden a nivel molecular las regiones cerebrales más profundas, las cuales son más difíciles de obtener de donantes vivos.medicalxpress