Los humanos tenemos más de 3.000 células cerebrales diferentes, y los científicos acaban de revelar un esfuerzo monumental para comprender nuestro propio cerebro y el de nuestros parientes primates: el atlas más grande de células cerebrales humanas hasta la fecha.
En 21 artículos publicados el 12 de octubre en las revistas Science, Science Advances y Science Translational Medicine, un gran consorcio de investigadores compartió nuevos conocimientos sobre las células que forman nuestro cerebro y el de otros primates. Estos estudios y datos revelan la composición celular de nuestro sistema nervioso en múltiples regiones del cerebro y lo que tiene de único el cerebro humano.
El consorcio de investigación es un esfuerzo conjunto para comprender el cerebro humano y su naturaleza modular y funcional. Fue convocado y financiado por el programa Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) de los NIH. Cientos de científicos de todo el mundo han colaborado en una serie de estudios que exploran la composición celular del cerebro humano y de otros cerebros de primates, demostrando cómo se puede utilizar un conjunto de nuevas tecnologías transformadoras y escalables para estudiar la organización detallada del cerebro humano con una resolución sin precedentes.
Comprender nuestros cerebros a nivel celular es clave para comprender cómo funcionan y quiénes somos como especie, y para identificar con mayor precisión las raíces celulares de las enfermedades y trastornos cerebrales, conocimiento que en última instancia podría conducir a mejores tratamientos.
Los científicos del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro dirigieron cinco de los estudios e hicieron importantes contribuciones a otros tres, uno de los cuales amplió significativamente el conocimiento existente sobre la cantidad de tipos de células en el cerebro adulto. Los científicos del Instituto Karolinska y del Instituto Allen estudiaron los genes activados en células cerebrales individuales, una técnica conocida como transcriptómica unicelular, que revela una asombrosa diversidad de tipos de células: tenemos más de 3.000 células cerebrales diferentes.
"Creo que este es un momento crucial en la neurociencia, con nuevas tecnologías que nos permiten comprender la organización celular muy detallada del cerebro humano y de otros cerebros de primates", dijo Ed Lein, Ph.D., miembro principal del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro. "En el centro de este trabajo se encuentra una victoria para la biología molecular: las diferencias en el uso de genes pueden usarse para definir tipos de células, y las herramientas genómicas pueden usarse para crear las primeras anotaciones de alta resolución de las células que componen todo el cerebro humano".
Estos estudios también abordan una serie de preguntas importantes, como por ejemplo: ¿En qué se diferencia el cerebro de cada persona? ¿En qué se diferencia el cerebro de cada persona a nivel celular? ¿En qué se diferencian nuestros cerebros del de nuestros primos simios? ¿Cuántos tipos de células cerebrales tenemos? ¿Cuáles son las características de estas células? ¿Cómo emergen y maduran estas células durante el desarrollo?
Los hallazgos recientemente publicados se basan en un mapeo previo de alta resolución de los tipos de células cerebrales en una sola región de la corteza cerebral humana, la capa más externa del cerebro, y extienden esos estudios a docenas o cientos de regiones en todo el cerebro. Los estudios de regiones individuales han identificado más de 100 tipos diferentes de células cerebrales, mientras que datos recientemente publicados muestran miles de tipos diferentes de células cerebrales en todo el cerebro. Para muchas partes del cerebro, esta complejidad y diversidad nunca antes se habían descrito.
Los estudios son parte de la Red de Censo de Células de la Iniciativa BRAIN de los Institutos Nacionales de Salud (NIH), o BICCN, un programa de subvenciones de cinco años lanzado en 2017 para crear un catálogo de tipos de células cerebrales. Este trabajo demuestra la escalabilidad de enfoques celulares y moleculares de vanguardia para abordar los desafíos planteados por la escala y la complejidad del cerebro humano y sienta las bases para la siguiente fase de los esfuerzos del censo celular. Parte de la siguiente fase de trabajo, que ahora está en marcha en el Instituto Allen, construirá un atlas más completo del cerebro humano y de otros primates a través de la Red de Atlas Celular (BICAN) de la Iniciativa BRAIN.
El Dr. John Ngai, director del Programa Cerebral de los NIH, dijo: "Esta serie actual de estudios es un logro histórico que seguirá proporcionando un puente importante para dilucidar la complejidad del cerebro humano a nivel celular. La colaboración científica establecida a través de BICCN, y la colaboración que continúa en la siguiente fase de BICAN, está impulsando este campo hacia adelante a un ritmo exponencial; el progreso y las posibilidades son simplemente impresionantes".
Los estudios en humanos utilizan tejido post mortem de personas que donaron sus cerebros a la ciencia, así como tejido vivo sano de pacientes que se sometieron a una cirugía cerebral y donaron tejido para la investigación.
Los datos de la investigación recientemente publicados también se incorporarán al Human Cell Atlas, un esfuerzo internacional para crear un mapa de referencia celular completo de todos los órganos, tejidos y sistemas del cuerpo humano.