Los Gusanos Pueden Tener Pistas Sobre Trastornos Neurológicos

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Los científicos investigan la causa de la enfermedad de las neuronas motoras utilizando gusanos. La investigación puede ayudar a los científicos a encontrar un tratamiento para enfermedades neurológicas como el parkinson, el alzheimer y la esclerosis lateral amiotrófica.

Este artículo de Detrás de las escenas se proporcionó a WordsSideKick.com en colaboración con la National Science Foundation.

Basiru Leigh mira por un microscopio en el laboratorio de Oliver Hobert de la Universidad de Columbia en Nueva York. Leigh está examinando gusanos de tierra mutantes de una especie conocida como C. elegans.

"¡Ahí! ¿Lo ves?" el exclamó. "Se están moviendo de forma anormal, en un círculo en lugar de una forma de U". Este movimiento no coordinado es un síntoma de la enfermedad de las neuronas motoras de los gusanos; Leigh está tratando de encontrar la causa. Su hipótesis: dos factores de transcripción, proteínas que regulan la expresión de otros genes, juegan un papel en los movimientos anormales de los gusanos mutantes.

Algunas de las enfermedades humanas más desconcertantes y horribles, como la atrofia muscular espinal y la esclerosis lateral amiotrófica, son trastornos neurológicos que resultan de la degeneración y muerte de las neuronas motoras, las células que controlan la actividad muscular como hablar, caminar, respirar y tragar.

Comprender las causas fundamentales de estas enfermedades sería uno de los beneficios de la investigación que se lleva a cabo en el laboratorio de Hobert en Columbia. Bajo la guía de Hobert, los post-docs y los estudiantes de posgrado, y un puñado de estudiantes más jóvenes como Leigh, están tratando de descubrir cómo se desarrollan y diferencian las neuronas en C. elegans, un gusano microscópico cuyo sistema nervioso es análogo en muchos aspectos al de los humanos.

Leigh tiene la oportunidad de trabajar en el laboratorio de Hobert gracias a Harlem Children Society, un programa financiado por la NSF creado hace diez años por Sat Bhattacharya, un genetista molecular en el Memorial Sloan Kettering.

El objetivo de la organización sin fines de lucro es alentar a los estudiantes de secundaria de bajos ingresos y de minorías (95% de minorías; más de 58% mujeres) a seguir carreras en ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) y disciplinas afines a través de un único, programa práctico que incluye pasantías de investigación pagadas en instituciones líderes y talleres y seminarios semanales.

La Harlem Children Society comenzó en la ciudad de Nueva York, pero ha ampliado y personalizado su programa para satisfacer las necesidades locales en los sitios rurales y urbanos de los Estados Unidos y el mundo.

Leigh comenzó con Harlem Children Society hace cinco años, cuando tenía 15 años y ingresó a su segundo año en la Escuela Secundaria de Ciencias Médicas del Bronx. Él acredita el programa con su éxito en City College, donde acaba de completar su segundo año con una doble licenciatura en biología y ciencias de la computación.

Este verano, Leigh es uno de los dos estudiantes de la Harlem Children Society que trabajan en el laboratorio de Hobert. Leigh trabaja bajo la tutoría directa de Paschalis Kratsios, un postdoctorado cuya investigación se centra en el papel de varios factores de transcripción en el desarrollo y la supervivencia de las neuronas motoras. Los factores de transcripción son críticos debido a su papel que regula la expresión de tantos otros genes. Una comprensión de cómo funcionan podría permitir a los científicos controlar el proceso de desarrollo neuronal y, en última instancia, encontrar tratamientos para enfermedades neurológicas como el Parkinson, el Alzheimer y la Esclerosis Lateral Amiotrófica.

Kratsios ha diseñado un proyecto simple pero importante que Leigh puede completar durante las 12 semanas de su mentoría: un estudio de los factores de transcripción Vab-15 y Zag-1 y su papel en la coordinación de los movimientos de C. elegans.

C. elegans es un organismo particularmente útil para la investigación neurológica porque tiene un sistema nervioso simple (un total de 312 neuronas) y un ciclo de desarrollo de tres días. También tiene una piel transparente, que es útil cuando se examinan las neuronas motoras bajo un microscopio.

Leigh comenzó su investigación analizando el papel del factor de transcripción Zag-1 utilizando un experimento genético básico. Primero, engendró gusanos genéticamente normales, cuyas neuronas motoras estaban marcadas con proteínas fluorescentes verdes (GFP), y faltaban los gusanos mutantes Zag-1. Entonces Leigh separó la progenie demostrando los mismos movimientos descoordinados que sus padres mutantes. Las neuronas motoras de la progenie ahora estaban marcadas con GFP y, utilizando un microscopio fluorescente, Leigh pudo contarlas para descubrir si la progenie no coordinada tenía menos neuronas motoras que sus padres normales.

El descubrimiento de Leigh fue sorprendente: la descendencia descoordinada tenía todas sus neuronas motoras. Leigh pudo ahora concluir que la ausencia de Zag-1 no afecta la supervivencia de las neuronas motoras. Los movimientos descoordinados de los gusanos mutantes podrían resultar de que algunas o todas las neuronas motoras no funcionen correctamente. ¿Pero exactamente de qué manera son disfuncionales? Esta pregunta es a lo que Leigh espera responder en la siguiente fase de su investigación.

Para responder, Leigh llevará a cabo otro experimento genético. Esta vez, él reproducirá gusanos mutantes Zag-1 con gusanos normales que tienen GFP activados solo cuando las neuronas motoras liberan sus neurotransmisores. Leigh espera que cuando examine la progenie no coordinada de este nuevo emparejamiento, algunas de sus neuronas motoras no se iluminen con GFP. Este resultado indicaría que la ausencia de Zag-1 afecta la ruta del neurotransmisor en C. elegans ' neuronas motoras.

Leigh dijo que la experiencia de trabajar con un mentor en un laboratorio real es invaluable: "Dr.Kratsios lo explica todo en detalle: he aprendido mucho más sobre genética aquí que en clase ". Y está encantado de tener la oportunidad de realizar su propia investigación:" A mi edad, para tener esta oportunidad de hacer mi propia investigación... es el mejor."

Pero para Leigh, que espera ser un neurocirujano algún día, lo más emocionante de la experiencia es participar en una investigación que podría contribuir algún día a tratamientos para enfermedades como el Parkinson. "Muhammad Ali es uno de mis héroes", dijo Leigh, "por lo que es genial hacer algo que algún día podría ayudarlo".

Nota del editor: Esta investigación fue apoyada por la National Science Foundation (NSF), la agencia federal encargada de financiar la investigación básica y la educación en todos los campos de la ciencia y la ingeniería. Todas las opiniones, hallazgos y conclusiones o recomendaciones expresadas en este material son las del autor y no necesariamente reflejan los puntos de vista de la National Science Foundation. Ver el archivo detrás de las escenas.


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