Un nuevo trabajo del Grupo de Investigación en Neurodevelopmental Dynamics de la UPF ha dilucidado los mecanismos celulares y moleculares que regulan el equilibrio entre la diferenciación de las neuronas y el mantenimiento de las células progenitoras durante la formación del cerebro embrionario. El estudio, realizado en el modelo de pez cebra, ha sido publicado en la revista Cell Reports.

En los vertebrados, el Sistema Nervioso Central se forma a partir de una estructura embrionaria dividida en tres vesículas cerebrales y la médula espinal. La vesícula más posterior se llama rombencéfalo y está conservada en todos los vertebrados. Dará lugar a derivados adultos esenciales para la regulación de la respiración, el ritmo cardíaco, etc. Durante el desarrollo embrionario, el cerebro posterior se subdivide en siete segmentos, llamados rombómeros.

En el desarrollo embrionario existe una coordinación entre la proliferación de las células madre progenitoras responsables de que crezca el órgano y su diferenciación en neuronas. Por eso, esta capacidad de dar lugar a neuronas se encuentra localizada en sitios específicos.

Ahora, el grupo liderado por Cristina Pujades en el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) ​​de la UPF ha investigado cómo las células de la frontera entre rombómeros dan lugar a neuronas a la vez que mantienen un reservorio proliferativo de células madre progenitoras. "En los estadios iniciales de formación del embrión es importante mantener un número de células madre que permitan la formación de neuronas más adelante", detalla Covadonga F Hevia, primera autora del estudio.

Cristina Pujades, coordinadora del estudio: “durante la formación del cerebro es necesario mantener los procesos de proliferación y diferenciación, regularlos de forma muy precisa y que cada paso suceda en el momento adecuado. Esta coordinación es crucial porque cualquier problema durante el proceso puede dar lugar a desórdenes neuronales”

Lo hacen mediante divisiones asimétricas, es decir, cuando una célula progenitora se divide da una célula hija que se convierte en neurona y deja de dividirse, y otra célula hija que se mantiene como progenitora. Esto permite conservar el reservorio de células madre a lo largo del tiempo. "En este trabajo hemos descubierto que la división celular asimétrica desencadenada por la vía de señalización llamada Notch permite que las células de la frontera de los rombómeros puedan formar neuronas a la vez que mantienen células madre para más adelante", añade.

“Las células expresan unos marcadores, pero, como varían durante el proceso, cuando dejaban de expresarlos les perdíamos la pista y ya no podíamos seguirlas. Ahora, la técnica CRISPR nos permite insertar un gen reportero y generar una línea transgénica de pez cebra donde las células que nos interesan expresan un marcador fluorescente. Así podemos observarlas, y seguirlas durante el tiempo, ver cómo se dividen, a qué tipo de neuronas dan lugar etc”, explica Carolyn Engel-Pizcueta, autora del artículo.

En palabras de Cristina Pujades, coordinadora del estudio: “durante la formación del cerebro es necesario mantener los procesos de proliferación y diferenciación, regularlos de forma muy precisa y que cada paso suceda en el momento adecuado. Esta coordinación es crucial porque cualquier problema durante el proceso puede dar lugar a desórdenes neuronales”, concluye Pujades.

Artículo de referencia

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