Un avance tecnológico para conocer a fondo las neuronas

Carolina Vespasiano (Agencia CTyS-UNLaM) Diversos estudios sobre ratones evidenciaron que, cuando aparecen enfermedades como el Parkinson y el Alzheimer, la primer patología que se observa es una disfunción en los axones, aquellos cables encargados de transmitir los impulsos eléctricos de las neuronas.

Para estudiar qué ocurre en estos elementos celulares es necesario diferenciarlos del resto de la neurona por medio de membranas especiales, que colocan de un lado a los cuerpos neuronales y del otro a los axones, separados mediante una serie de poros.

Si bien esta tecnología permite la separación física de esos compartimentos neuronales, el medio de cultivo se comparte en ambas partes de la membrana, por lo que no es posible realizar tratamiento diferenciales en axones.

Un equipo de investigadores de CONICET desarrolló un kit de nanopartículas que permiten impermeabilizar las membranas comerciales para que se puedan evaluar de forma diferencial las respuestas tanto del cuerpo de la neurona como de su axón.

En diálogo con Agencia CTyS – UNLaM, el biólogo e investigador de Conicet, Nicolás Unsain, cuenta las características de este proyecto que busca el acceso a un mayor conocimiento de los compartimentos (cuerpo, axón o dendritas) que cada parte de una neurona tiene. “Ahora se requiere ir más en detalle y preguntarse qué sucede en cada uno de esos compartimentos, y ahí es donde todas estas metodologías se están empezando a utilizar más”, sintetiza.

El axón, o el talón de Aquiles de las neuronas
Tan pequeñas como la milésima parte de un milímetro o tan extensas como la distancia entre el coxis y el dedo gordo del pie, las neuronas son células que tienen el potencial de variar su tamaño según el rol que ocupan y, por esta particularidad, desarrollar sus elementos en los ambientes más disímiles del cuerpo humano.

De ahí que resulta relevante estudiar, por un lado, los axones, que se encargan de comunicar a una neurona con otra, y por otro lado, el cuerpo neuronal. Pero, para poder hacerlo, es necesario separar estos componentes y crear un microambiente diferenciado que refleje lo más fielmente posible las condiciones reales en las que estas células trabajan.

"Nos pasamos cien años en el laboratorio estimulando a las neuronas de manera diferente a la que realmente viven dentro del cuerpo, porque estimulamos todos sus compartimentos al mismo tiempo en un mismo medio de cultivo”, sentencia el director de este proyecto financiado por la Fundación Argentina de Nanotecnología (FAN).

“En el caso del parkinson hereditario –explica-, la mutación se presenta en muchas células del cuerpo, sin embargo las únicas células que se ven afectadas son aquellas que están alojadas en el cerebro y poseen axones largos con metabolismos extraños. Por lo tanto, el único fenotipo que se ve es la capacidad que tiene el paciente de ejecutar ciertos movimientos, y eso evidencia que los axones de esa población neuronal están en una situación límite”.

Pese a que se ha demostrado la particular fragilidad de estos elementos, la preocupación por discriminarlos del resto de la neurona es relativamente reciente. “Hasta hace muy poco tiempo –asegura el biólogo- la mayoría de los estudios se han hecho extrayendo proteína o ácidos nucleicos de todo el plato de cultivo, mezclando axón y cuerpo. Ahora, los especialistas, con técnicas más complejas, comprendieron que esos compartimentos, si bien guardan relación, tienen fisiologías completamente diferentes”.

Allanar el camino de la neurociencias, desde un nano-combo
Las membranas comerciales son filtros para estudios de bioquímica que cuentan con una serie de poros por los que pasan los axones. Permiten separar físicamente un compartimento del otro, pero no facilitan tratamientos diferenciales, por ejemplo, colocar una toxina que solo interactúe con el axón y no con el cuerpo (la “cabeza” de la neurona).

Sus poros, a nivel micrométrico, son como canales que en el interior poseen una química distinta a la del resto de la membrana. Esta particularidad permite realizar cambios que afecten solo a los poros libres de axones, sellándolos.

Para lograr ese bloqueo, el equipo se embarcó en el desarrollo de nanopartículas que bloqueen los poros libres por medio de “complementariedad electroestática”. En palabras de Unsain: “Buscamos proveer al interior del canal de una carga eléctrica y diseñar las nanopartículas que quepan dentro del canal y que tengan una carga opuesta para taponarlo”.

El proyecto, que se encuentra en fase experimental, busca elaborar un kit con dos soluciones (líquidos): con la primera, se modificarán químicamente los poros. Una vez que se cultivan las neuronas sobre la membrana y que los axones atraviesan los poros, se añade la segunda solución, que realiza un cambio de permeabilidad en los poros que quedaron desocupados.

“El primero hace un cambio de carga en el poro y el segundo termina de lograr la impermeabilidad, siendo el que realmente genera el taponamiento físico”, detalla el investigador, y agrega que este kit no solo será funcional para aquellos grupos que ya hagan estudios diferenciales, sino para aquellos que estudian neurociencias y nunca se hayan acercado a estas técnicas por las limitaciones de las existentes.

De esa manera, las neuronas sometidas a estudios tendrán, del lado del cuerpo neuronal –lo que sería la cabeza de la neurona- un tipo de cultivo y, del lado de los axones, un cultivo diferente en donde se podrá experimentar con las reacciones de este elemento a diferentes sustancias.