Descubrimiento de OHSU sugiere nueva manera de reparar la función cerebral
Por primera vez, mediante el uso de criomicroscopía electrónica, investigadores han descubierto la estructura y forma de receptores clave que conectan las neuronas en el cerebelo, que se encuentra detrás del tronco encefálico. El cerebelo desempeña un papel esencial en funciones como la coordinación de movimiento, el equilibrio y la cognición.
La investigación, publicada hoy en la revista Nature, brinda nuevos conocimientos que podrían conducir al desarrollo de terapias para reparar estas estructuras cuando se dañan, ya sea por lesión o mutación genética. Esto afecta el aprendizaje, la memoria y competencias motrices como sentarse, ponerse de pie, caminar, correr y saltar.
El descubrimiento por parte de científicos de Oregon Health & Science University implica investigación científica básica que no conducirá inmediatamente a una nueva pastilla o tratamiento. No obstante, se trata de un ejemplo del compromiso estadounidense con la investigación médica, sostenido durante décadas para mejorar la salud humana. Publicada en una de las revistas científicas más prestigiosas del mundo, esta nueva investigación contó con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud y el Howard Hughes Medical Institute.
El estudio revela la organización de un tipo específico de receptor de glutamato. El glutamato es un neurotransmisor químico que envía señales entre neuronas y se considera el principal neurotransmisor excitador del cerebro. El receptor específico se une a proteínas agrupadas en sinapsis, o intersecciones, entre las neuronas del cerebelo.
"Las sinapsis son cruciales en todos los aspectos del funcionamiento del cerebro, pero su estructura molecular no se ha entendido bien en términos de cómo esas piezas se agrupan en una sinapsis funcional", explicó el autor principal Eric Gouaux, Ph.D., científico sénior con el Vollum Institute de OHSU. "Es realmente fundamental tener receptores organizados exactamente en el lugar preciso para que puedan detectar neurotransmisores liberados por una célula adyacente".
Examinar el glutamato en el cerebelo
Los científicos utilizaron criomicroscopía electrónica de última generación de OHSU, establecida en 2018 como uno de los tres centros nacionales y ubicada en el sótano reforzado de un edificio en el campus de South Waterfront. Examinaron la forma de un tipo particular de receptor de glutamato en el cerebelo de roedores a una escala casi atómica.
"Sabemos que si hay una lesión o mutación genética en el cerebelo, esto puede dar como resultado trastornos devastadores de equilibrio, movimiento o cognición", dijo el coautor Laurence Trussell, Ph.D., profesor de otolaringología y cirugía de cabeza y cuello en la School of Medicine de OHSU y científico del Vollum Institute. "Este tipo de receptor de glutamato parece ser muy importante en cómo funciona el cerebelo. Es completamente posible que el desarrollo de fármacos que se dirijan a estos receptores pueda mejorar su funcionamiento".
Gouaux, un investigador con el Howard Hughes Medical Institute y receptor de la Jennifer and Bernard Lacroute Endowed Chair en investigación de neurociencia en OHSU, comentó que el nuevo descubrimiento podría tener aplicaciones para nuevos tratamientos.
"Nos ha interesado en esta cuestión de si la ingeniería de sinapsis y el conocimiento molecular puede algún día ayudar a reparar sinapsis dañadas", dijo. "Esta es una nueva y emocionante dirección con aplicaciones terapéuticas potenciales".
El autor principal Chengli Fang, Ph.D., investigador posdoctoral en el laboratorio Gouaux, llevó adelante casi todos los experimentos reportados en la publicación.
Además de Gouaux, Trussell y Fang, los coautores incluyen a Cathy J. Spangler, Ph.D., Jumi Park, Ph.D., de OHSU; y Natalie Sheldon de OHSU y del Howard Hughes Medical Institute.
La investigación reportada en esta publicación contó con el apoyo del Instituto Nacional del Cáncer, el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, y el Instituto Nacional de Sordera y otros Trastornos de Comunicación, todos los Institutos Nacionales de Salud, subvenciones número K00CA253730, R01NS038631, R35NS116798 y R01DC004450. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no necesariamente representa las opiniones oficiales de los NIH.
Todas las investigaciones que involucren sujetos animales en OHSU deben ser revisadas y aprobadas por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la universidad, o IACUC. La prioridad del IACUC es asegurar la salud y seguridad de los animales que participan en la investigación. El IACUC también revisa los procedimientos para asegurar la salud y seguridad de las personas que trabajan con los animales. El IACUC lleva adelante una revisión rigurosa de todas las propuestas de investigación con animales para garantizar que demuestren valor científico y se justifique el uso de animales vivos.