Neurobiología del desarrollo y de la regeneración celular
Eduardo Soriano
Group Leader
Professor (Cell Biology Dept. - UB)
Tel Oficina : +34 93 403 71 17 / +34 93 402 15 39
correo-e : eduardo.soriano
irbbarcelona.org
Introducción
El desarrollo del cerebro es un proceso complejo integrado por diversos pases secuenciales: la determinación de las regiones, la especificación de los tipos de células neuronales, el control de la migración celular, el guiaje axonal, la formación de redes neuronales conectivas y la plasticidad sináptica dependiente de actividad.
El funcionamiento correcto de todos estos procesos es esencial para la formación del cerebro. Las alteraciones genéticas y moleculares que afectan alguno de los pasos se asocian con malformaciones anatómicas y con disfunciones fisiológicas del cerebro. Recientemente se ha demostrado que existe una gran variedad de mecanismos moleculares y celulares que controlan con precisión cada uno de los pasos, de entre los cuales destacan la expresión de factores de transcripción específicos, la actividad de morfógenos y de factores de crecimiento, la señalización producida por las moléculas de guía y por proteínas extracelulares, y la actividad sináptica.
Nuestro trabajo de investigación se centra en el estudio de nuevos genes implicados en estos procesos, y en la caracterización de las vías de señalización intracelular que se activan en los conos de crecimiento axonal en respuesta a las señales extracelulares.
Además, se sabe que el cerebro no se regenera, y en consecuencia, no se recupera de las lesiones o procesos de muerte celular asociados a enfermedades. El estudio de los mecanismos que rigen el desarrollo y crecimiento normal del sistema nervioso es esencial para explicar la falta de reparación espontánea del cerebro adulto y también para diseñar nuevas aproximaciones regenerativas orientadas a reparar las lesiones cerebrales.
Áreas de interés científico
Nuestro objetivo principal es identificar y caracterizar nuevas rutas de señalización y nuevos genes que participen en el desarrollo del sistema nervioso, y en especial de la corteza cerebral.
Estudiamos el papel de nuevos genes, previamente identificados en una librería substractiva de ADN (por ejemplo, las proteínas de adhesión tspan-5 y Podocalyxin, o la proteína alex-3 con homología a la beta-catenin), en la migración neuronal y guiaje axonal, en la formación de conexiones y en la maduración neural. Con esta finalidad, combinamos aproximaciones bioquímicas y de biología molecular con modelos experimentales funcionales in vitro. Además, para determinar la función de estos genes in vivo se generan nuevos modelos animales de ratones transgénicos y ratones con deficiencias génicas (knock-out).
Adicionalmente, estamos descifrando nuevas vías de señalización activadas por dos moléculas de guía clásicas: la Netrin 1 y la Reelin; y estudiamos la participación de la proteína Pyk1 (una nueva tirosina quinasa clonada por nuestro grupo) en procesos de desarrollo del cerebro. Por otro lado, también estudiamos el papel de las proteínas SNARE, que regulan la exocitosis el cono de crecimiento axonal.
Líneas de Investigación
El enfoque principal de nuestra investigación es la identificación de genes y de factores epigénicos que gobiernan el desarrollo del córtex cerebral. Más concretamente, estudiamos los factores moleculares que regulan la migración neuronal y la formación de conexiones neuronales específicas.
Nuestros esfuerzos también van dirigidos a determinar el rol de nuevos genes que intervienen en estos procesos, utilizando tecnologías in vitro y modelos generados en laboratorio (transgénicos condicionales y knock-outs). También diseccionamos cascadas intracelulares activadas por moléculas de guía al cono de crecimiento durante el desarrollo neuronal (receptores, quinasas, proteínas sinápticas, adaptadores y activación de factores de transcripción).
Nuestro grupo ha desarrollado un modelo in vitro para la regeneración de nervios, utilizando cultivos organotípicos. En este proceso, las neuronas se pueden manipular fácilmente y podemos probar reagentes bioactivos pear promover la regeneración neuronal. Aún más, axones regenerados se pueden visualizar y controlar con facilidad en el microscopio utilizando marcas fluorescentes, como el GFP.
Para nuestra investigación utilizamos las tecnologías punta de los campos de la neurobiología celular y neuronal, del desarrollo neuronal y de la regeneración neuronal.
Utilizamos diferentes aproximaciones experimentales:
En primer lugar, el trasplante neuronal, la ingeniería genética de líneas celulares que expresan genes con propiedades axogénicas, y la generación de ratones transgénicos con el objetivo de reducir desórdenes en el desarrollo genético del córtex cerebral y para promover la regeneración de redes neurales conectivas deterioradas.
Una segunda línea de aproximación, explora el potencial de las células madre neuronales (neuroesferas) obtenidas de tejido adulto para la reparación neuronal. Entre nuestros objetivos también está caracterizar nuevos factores que controlan el potencial prolífico y la diferenciación en tipos particulares de neuronas corticales.
Financiación
Este grupo recibe financiación de las siguientes instituciones:
- Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Sanidad y Consumo
- Ministerio de Educación y Ciencia
- Generalitat de Catalunya
- Fundación “la Caixa”
Más información
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Del Río JA, González-Billault C, Ureña JM, Jiménez EM, Barallobre MJ, Pascual M, Pujadas L, Simó S, La Torre A, Wandosell F, Avila J and Soriano E
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Aguado F, Carmona MA, Pozas E, Aguiló A, Martínez-Guijarro FJ, Alcantara S, Borrell V, Yuste R, Ibañez CF and Soriano E
Development, 130 (7), 1267-1280 (2003)
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