Los japoneses han encontrado una manera de marcar las neuronas nematodas

Hace unas semanas, publicamos un artículo que describe el trabajo de científicos estadounidenses que pudieron mapear un cerebro de Drosophila. Tomó 12 años y $ 40 millones, pero el resultado valió la pena, porque este proyecto le permite comprender mejor cómo funciona el sistema nervioso de los organismos vivos.

Ahora se supo sobre un interesante proyecto de científicos japoneses que aprendieron a etiquetar las neuronas de los nematodos Caenorhabditis elegans. Estos son gusanos, cuyo sistema nervioso consta de solo 302 neuronas, por lo que monitorear su trabajo es mucho más fácil que en el caso de organismos vivos más complejos.

Los japoneses pudieron sacar gusanos cuyo sistema nervioso expresa un cierto conjunto de marcadores. Además, se desarrolló un algoritmo que rastrea el trabajo de las neuronas de gusanos, identificando la actividad de las células individuales en un modo semiautomático. Desafortunadamente, incluso en el caso de estos organismos vivos simples, no fue posible determinar todas las neuronas involucradas en la vida del gusano.



Pero la mayoría de las neuronas pudieron identificarse. C. elegans es una excelente opción para rastrear el funcionamiento de las neuronas individuales y de toda la red. Los científicos han compilado un modelo del sistema nervioso del gusano, rastreando neuronas individuales.

Curiosamente, en los gusanos adultos, la ubicación de las neuronas individuales puede diferir. En individuos jóvenes, la diferencia no es demasiado significativa, pero en nematodos adultos, sí, por lo que el proceso de identificación de las células nerviosas es complicado. Sin embargo, los científicos pudieron visualizar el trabajo de todo el sistema nervioso del gusano, incluido el estado de reposo y movimiento.

Para determinar qué neuronas son responsables de qué, los científicos decidieron usar marcadores específicos. Pero no dan una imagen completa, ya que dicho método solo es adecuado para monitorear la operación de subsistemas individuales. Se deben usar demasiadas células para identificar cada célula individual.

El proyecto fue lanzado por Fuhui Long, quien logró compilar un atlas 3D de larvas de nematodos. Anotaron la ubicación de 357 de 558 células de gusanos, así como las posibles opciones de ubicación. Pero las neuronas del nódulo nervioso principal no se describen. La razón es que su densidad excede el indicador admisible para los métodos modernos de monitoreo.

Por lo tanto, los científicos decidieron crear un nuevo conjunto de identificadores. Para salir de la situación, los japoneses identificaron ciertos promotores con etiquetas fluorescentes especiales. Un promotor es una región específica de ADN que se usa como inicio de la transcripción. Las diferentes células se caracterizan por diferentes promotores. Si lo desea, puede usar proteínas fluorescentes que funcionan cuando se expresa un determinado promotor.

Los científicos decidieron elegir este método en particular para evaluar el principio del sistema nervioso de nematodos. Por lo tanto, los especialistas monitorearon la expresión de 35 promotores diferentes en las células nerviosas de 311 gusanos. Después de eso, los científicos decidieron comparar las ubicaciones de las mismas células en diferentes gusanos. Se han aislado las células que se pueden colocar en el cuerpo del gusano de diferentes maneras.

La etapa final del proyecto fue el aislamiento de tres promotores responsables del trabajo de una gran cantidad de células, y luego la unión de las células a las células fluorescentes, lo que permitió determinar la cantidad óptima de células nerviosas en el nematodo.

Además, los científicos pudieron crear un algoritmo automatizado para determinar las neuronas de una nueva línea de C. elegans. Compara la expresión de marcadores aislados y la posición de las células nerviosas nematodas. Si es necesario, puede ajustar la definición de neuronas manualmente.



Como resultado, los especialistas pudieron determinar la mayoría de las neuronas en la parte superior del cuerpo del gusano por el patrón de expresión. Resultó que la posición de las células es inestable, pero los científicos han identificado pares de células que a menudo se encuentran en el cuerpo del gusano cercano, por lo que puede identificar patrones de ubicación celular.

Como resultado, los científicos crearon un algoritmo que determinó correctamente las neuronas activas. La precisión fue de aproximadamente el 78%. Es cierto que algunas células permanecieron sin identificar; no están en los atlas. Algunas células generalmente se encontraban solo en los cuerpos de un número muy pequeño de nematodos.



En un futuro cercano, los científicos estudiarán un número mucho mayor de individuos. Los experimentos regulares revelarán promotores específicos y complementarán la base de datos de marcadores de células de gusanos terminados.