Un gen relacionado con los tumores cerebrales pediátricos es un motor fundamental del desarrollo temprano del cerebro, los investigadores de la Washington University School of Medicine en St. Louis han encontrado.
El estudio, publicado en octubre en Cell Stem Cell, revela que el gen de la neurofibromatosis 1 (NF1) ayuda a las células madre empujar por caminos separados que los llevan a convertirse en dos tipos principales de células del cerebro: las células de apoyo conocidas como astrocitos y neuronas del cerebro.
El gen de la NF1 se encuentra mutado en la enfermedad hereditaria médica conocida como neurofibromatosis tipo 1. Los nuevos resultados muestran que es probable que los científicos necesitan tratamientos distintos para hacer frente a dos principales síntomas de esta enfermedad, el cáncer cerebral y discapacidades de aprendizaje.
"Nuestros resultados también tienen implicaciones potenciales para el estudio general del desarrollo del cerebro", dice el autor principal David H. Gutmann, MD, Ph.D., el profesor Donald O. Schnuck Familia de Neurología y director del Centro de la Universidad de Washington Neurofibromatosis. "Los neurólogos han identificado una serie de genes que regulan el desarrollo de las células cerebrales, sino que este gen es particularmente interesante porque está afectando a las células en una etapa muy temprana".
Más de 100.000 personas en los Estados Unidos padecen neurofibromatosis tipo 1, lo que es el síndrome del tumor predisposición más común que afecta el sistema nervioso. Los tumores cerebrales que aparecen en el 15 al 20 por ciento de la neurofibromatosis tipo 1, los pacientes provienen de células de apoyo del cerebro conocida como los astrocitos, en cambio, los científicos creen que los problemas de aprendizaje presentes en el 60 al 70 por ciento de estos pacientes se deben principalmente a problemas en las neuronas del cerebro. Estos síntomas pueden ocurrir por separado o en combinación.
Este científicos desconcertado - ¿Cómo fue la alteración de un gen que afecta a dos tipos de células muy diferentes? Los astrocitos pertenecen a una categoría de las células cerebrales conocidas como células gliales que sostienen, protegen y nutren las neuronas y regular el entorno del cerebro. Las neuronas se cree que hacer el "trabajo" del pensamiento y la memoria usando señales electroquímicas que se intercambian entre sí.
Para obtener respuestas, Gutmann y sus colegas recurrieron a las células madre neurales, las células progenitoras que dan origen a neuronas y astrocitos en el cerebro de los embriones en desarrollo. Los investigadores dirigidos por Balazs Hegedus, Ph.D., un becario postdoctoral, desarrolló una línea de ratones en los que se podría desactivar selectivamente el equivalente del ratón de la persona humana gen de la NF1, la NF1, en las células madre neurales. Los estudios de estos ratones reveló que la proteína NF1, neurofibromina, controla la actividad de dos vías de señalización, el monofosfato de adenosina cíclico (AMPc) y la vía de la vía Ras. Esto permite neurofibromina para regular el desarrollo de las neuronas y los astrocitos.
"Hemos encontrado que la regulación de la vía de la neurofibromina Ras es esencial para el desarrollo de los astrocitos, pero no para las neuronas", explica Gutmann. "El era todo lo contrario de la vía cAMP - el efecto de la neurofibromina de señalización cAMP fue fundamental para las neuronas, pero no para los astrocitos".
Gutmann sugiere la búsqueda de tratamientos para la neurofibromatosis tipo 1 se ramifican a lo largo de una doble vía similar.
"Para los pacientes con tumores cerebrales, probablemente necesidad de centrarse en la identificación de tratamientos nuevos o existentes que normalizan la actividad de Ras vía", dice Gutman. "Para tratar los problemas de aprendizaje, que probablemente tendrá que centrarse en la vía cAMP."
Más detalles de los mecanismos moleculares que empujan a las células madre neurales en el camino de convertirse en un astrocito y la neurona una potencialmente puede ser útil para la comprensión de otros trastornos del desarrollo del cerebro, según Gutmann.
Él y sus colegas planean utilizar este modelo de ratón único que les permite desactivar selectivamente Nf1 en las células progenitoras del cerebro para entender mejor las causas de la neurofibromatosis tipo 1 relacionada con problemas de aprendizaje. Anatómicamente, el cerebro de los pacientes con neurofibromatosis tipo 1 no contienen defectos estructurales evidentes que fácilmente explicar por qué la mayoría de los niños con este trastorno tienen dificultades de aprendizaje. Puntos de vista del estudio de esta cepa de ratón NF1 pueden dar una pista de dónde están los problemas.
"En nuestras investigaciones sobre la relación de neurofibromina con la diferenciación neuronal, se encontró pérdida de Nf1 expresión retraso capacidad de las neuronas para que produzcan proteínas importantes para el crecimiento de nuevas sucursales", dice Gutman. "Aunque no hemos probado esto, sin embargo, nuestros estudios sugieren un desarrollo de la capacidad de las neuronas problemas para hacer conexiones con otras neuronas podría verse afectada cuando el gen de la NF1 es disfuncional. Realizar las conexiones adecuadas podría obstaculizar el aprendizaje y la memoria."
Gutmann planes de estudios adicionales sobre el modelo de ratón para investigar la posibilidad de que las células madre son colaboradores fundamentales en la formación y el mantenimiento de la neurofibromatosis tipo 1, los tumores cerebrales.
"Debido a que carecen de las limitaciones en el crecimiento y el presente de replicación en células más maduras, las células madre están siendo estudiados con mayor intensidad como un tipo de célula importante objetivo en la terapia del cáncer", dice Gutman. "Los ratones desarrollaron en este estudio será de gran valor para ayudar a abordar el papel de las células madre en la formación de un tumor cerebral y el crecimiento."
http://www.wustl.edu/