Avances en la investigación de redes neuronales

El desarrollo de la biología molecular nos ha permitido modificar genéticamente tipos determinados de células, y con ello conocer mejor su comportamiento. Con ello se han logrado grandes avances en la comprensión de la biología de los seres vivos. Pero, para poder comprender cabalmente los procesos de salud y enfermedad, es primordial conocer también las interacciones entre los distintos tipos celulares.

Diversos avances tecnológicos han permitido grandes progresos en este estudio. Una de las herramientas de mayor importancia son los vectores virales. Los vectores virales son derivados de un virus que pueden insertar información genética deseada en células específicas. Los genes pueden expresar proteínas que ayuden a la visualización, tales como proteínas fluorescentes; o genes que permitan activar una función, como indicadores de voltaje, indicadores de calcio. O a través de métodos optogenéticos o farmacogenéticos.

Un caso de particular interés es el del sistema nervioso de los organismos. Se considera de gran relevancia el comprender la manera en que las distintas neuronas se comunican entre sí. Para ello, se usan virus neurotrópicos como vectores, ya que estos proliferan a través de neuronas que están conectadas sinápticamente. De esta manera es posible monitorear conexiones neuronales dentro de un mismo hemisferio cerebral y entre ellos. Los vectores virales pueden modificarse genéticamente para afectar poblaciones definidas de neuronas, ya sea pre o post sinápticas al sitio de infección inicial, así como para seleccionar únicamente neuronas monosinápticas.

Entre los factores a considerar en la selección de vectores virales se encuentran los serotipos de virus, su compatibilidad con las especies, el tamaño de su genoma y el tipo de bases (ARN o ADN) que lo componen, la velocidad y nivel de expresión, la toxicidad y la selección de promotores apropiados. La combinación de estos factores permite controlar su incorporación al tipo de célula deseada y su expresión en niveles adecuados para su detección.

En FUJIFILM Wako contamos con un amplio catálogo de productos para apoyar su investigación en las ciencias de la vida. Contáctenos para conocer nuestra variedad de enzimas de restricción y vectores.

Una técnica complementaria al uso de vectores virales es el aclarado de tejidos. Esta técnica permite observar las interacciones inducidas en las células genéticamente modificadas con una menor interferencia. Es de especial utilidad en el estudio de estructuras del sistema nervioso, pues permite distinguir claramente las redes de neuronas interconectadas, incluso en sitios en que estas forman haces.

Si bien las técnicas de aclarado de tejidos se aplican desde el siglo pasado, actualmente se utilizan reactivos que permiten disminuir la opacidad de los tejidos preservando la mayor parte de las estructuras de proteína y los ácidos nucleicos. Esto permite detectar la fluorescencia endógena en órganos completos, o incluso en organismos completos, usando técnicas de microscopía confocal o multifotónica.

En FUJIFILM Wako ponemos a su disposición los siguientes kits para el aclarado de tejidos:

Kit SeeDB (See Deep Brain) [291-79601]

El método de SeeDB permite aclarar tejido cerebral previamente fijado en paraformaldehído. El procedimiento toma entre 60-96 horas, dependiendo del grosor de la muestra. Este método conserva la fluorescencia de proteínas y otros marcadores permitiendo el análisis detallado de redes neuronales.

CUBIC (290-80801)

El método de CUBIC permite aclarar todo tipo de órganos, por ejemplo: cerebro, corazón, pulmones, riñones, hígado y nódulos linfáticos una vez que estos han sido fijados con paraformaldehído y buffer de fosfatos. Este método también incluye un algoritmo para el análisis de las imágenes obtenidas por microscopía de fluorescencia de hoja de luz (LSFM), permitiendo reconstituir la imagen en 3D.

Bibliografía:

1. Nassi, J. J., Cepko, C. L., Born, R. T., & Beier, K. T. (2015). Neuroanatomy goes viral!. Frontiers in neuroanatomy, 9, 80.
2. Susaki, E. A., Tainaka, K., Perrin, D., Yukinaga, H., Kuno, A., & Ueda, H. R. (2015). Advanced CUBIC protocols for whole-brain and whole-body clearing and imaging. Nature protocols, 10(11), 1709.
3. Treweek, J. B., & Gradinaru, V. (2016). Extracting structural and functional features of widely distributed biological circuits with single cell resolution via tissue clearing and delivery vectors. Current opinion in biotechnology, 40, 193-207.