Un nou treball del Grup de Recerca en Neurodevelopmental Dynamics de la UPF ha dilucidat els mecanismes cel·lulars i moleculars que regulen l'equilibri entre la diferenciació de les neurones i el manteniment de les cèl.lules progenitores durant la formació del cervell embrionari. L’estudi, realitzat en el model de peix zebra, ha estat publicat a la revista Cell Reports.

En els vertebrats, el Sistema Nerviós Central es forma a partir d’una estructura embrionària dividida en tres vesícules cerebrals i la medul·la espinal. La vesícula més posterior s’anomena rombencèfal i està conservada en tots el vertebrats. Donarà lloc a derivats adults essencials per la regulació de la respiració, el ritme cardíac, etc. Durant el desenvolupament embrionari, el cervell posterior es subdivideix en set segments, anomenats rombòmers.  

Al desenvolupament embrionari hi ha una coordinació entre la proliferació de les cèl·lules mare progenitores responsables de que creixi l’òrgan i la seva diferenciació en neurones. Per això, aquesta capacitat de donar lloc a neurones es troba localitzada a llocs específics. 

Ara, el grup liderat per Cristina Pujades al Departament de Medicina i Ciències de la Vida (MELIS) de la UPF ha investigat com les cèl·lules de la frontera entre rombòmers donen lloc a neurones alhora que mantenen un reservori proliferatiu de cèl·lules mare progenitores. “En els estadis inicials de formació de l’embrió és important mantenir un nombre de cèl·lules mare que permetin la formació de neurones més endavant”, detalla Covadonga F Hevia, primera autora de l’estudi.

Cristina Pujades, coordinadora de l’estudi: “durant la formació del cervell cal mantenir els processos de proliferació i diferenciació, regular-los de manera molt precisa i que cada pas succeeixi en el moment adient. Aquesta coordinació és crucial perquè qualsevol problema durant el procés pot donar lloc a desordres neuronals”

Ho fan mitjançant divisions asimètriques, és a dir, quan una cèl.lula progenitora es divideix dona una cèl·lula filla que esdevé neurona i deixa de dividir-se, i una altra cèl·lula filla que es manté com progenitora. Això permet conservar el reservori de cèl·lules mare al llarg del temps. “En aquest treball hem descobert que la divisió cel·lular asimètrica desencadenada per la via de senyalització anomenada Notch permet que les cèl·lules de la frontera dels rombòmers puguin formar neurones alhora que mantenen cèl·lules mare per a més endavant”, afegeix.

“Les cèl·lules expressen uns marcadors, però, com varien durant el procés, quan deixaven d’expressar-los els perdiem la pista i ja no les podiem seguir. Ara, la tècnica CRISPR ens permet insertar un gen reporter i generar una línia transgènica de peix zebra on les cèl·lules que ens interessen expressen un marcador fluorescent. Així les podem observar, i seguir-les durant el temps, veure com es divideixen, a quin tipus de neurones donen lloc etc”, explica Carolyn Engel-Pizcueta, autora de l’article.

En paraules de Cristina Pujades, coordinadora de l’estudi: “durant la formació del cervell cal mantenir els processos de proliferació i diferenciació, regular-los de manera molt precisa i que cada pas succeeixi en el moment adient. Aquesta coordinació és crucial perquè qualsevol problema durant el procés pot donar lloc a desordres neuronals”, conclou Pujades.

Article de referència

Hevia, CF, Engel-Pizcueta, C, Udina, F and Pujades C. The neurogenic fate of the hindbrain boundaries relies on Notch3-dependent asymmetric cell divisions. Cell Reports, June 7th, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110915