Imagen del Mes: Organoides retinianos humanos
Los organoides son representaciones tridimensionales y vivas de células que reproducen la funcionalidad específica de un órgano o estructura corporal, tal como la retina en este contexto. En el Samuel Lab se emplean organoides retinianos para investigar el desarrollo de la retina humana, así como enfermedades oculares como el glaucoma y la degeneración macular.
Nuestras células neuronales construyen el mapa que determina nuestra identidad y configura nuestras experiencias. ¿Qué criterios guían la selección de sus conexiones sinápticas y cómo se sostienen estas conexiones a lo largo del tiempo? Para abordar estas interrogantes, es esencial contar con un circuito neuronal claramente definido y accesible. Es por ello que enfocamos nuestras investigaciones en la retina y las regiones visuales del cerebro.
En la imagen: Organoide de retina humana: un modelo de retina cultivado en laboratorio a partir de células madre pluripotentes humanas. Los núcleos celulares se destacan en azul, mientras que el verde identifica las células que expresan marcadores tempranos de la retina, y la etiqueta roja indica células en proceso de división. Imagen cortesía del Dr. KC Huang y el laboratorio de la Dra. Melanie Samuel.
La misión del Samuel Lab es abordar una pregunta fundamental: ¿qué determina la susceptibilidad y la resiliencia humanas frente a los desafíos? Para desentrañar este enigma, dirigimos nuestra atención al sistema nervioso, ya que es el origen de nuestra singularidad y subyace a todos nuestros pensamientos y comportamientos.
El Samuel Lab, dirigido por la Dra. Melanie Samuel, forma parte del Departamento de Neurociencia y del Centro Huffington sobre el Envejecimiento en el Baylor College of Medicine en Houston, Texas.
Aunque las enfermedades neuronales tienen diversas causas, convergen en objetivos centrales: neuronas y sus sinapsis. Sin embargo, en enfermedades neurodegenerativas avanzadas, algunas células y sinapsis resisten la degradación incluso mientras sus vecinas sucumben. Hipotizamos que las pistas para prevenir el declive neuronal se encuentran en estas neuronas resilientes y en las moléculas que expresan. Para descifrar estas vías neurales protectoras, nuestro objetivo es mapear de manera integral los paisajes estructurales, funcionales y moleculares de la resiliencia neuronal en todos los principales tipos de neuronas dentro de un circuito. Esperamos que estos estudios definan ampliamente el compendio de moléculas reguladoras neurales y vinculen las moléculas con la función para informar posibles terapias.
El Samuel Lab utiliza herramientas genéticas, computacionales y de imagen innovadoras para comprender cómo las moléculas controlan el desarrollo y la resiliencia del sistema nervioso.
Buscamos estos objetivos en tres áreas de investigación:
- Determinar cómo los genes pueden ser manipulados para preservar las neuronas y promover su función en el contexto de la enfermedad.
- Descifrar las vías moleculares que generan y conectan circuitos neurales en el desarrollo.
- Desarrollar nuevos métodos para mapear el paisaje genético responsable de la regulación neural utilizando tecnología avanzada.
Se sabe poco sobre cómo las diferentes neuronas toman decisiones sobre su destino y conectividad, y aún menos sobre los procesos subcelulares que los refinan. Para estudiar estos eventos, se enfocan en el análisis de un proceso llamado estratificación sináptica. Durante este proceso, las neuritas crecen en un área objetivo y luego restringen sus arborizaciones a solo algunas de las capas sinápticas que encuentran. Esta especificidad es un proceso integral ya que ocurre en muchas especies, está presente en múltiples áreas del cerebro, y es una característica central de la conectividad del sistema nervioso. La evidencia sugiere que un código molecular específico de la célula gobierna la estratificación sináptica a través de la elección y refinamiento de parejas. Descifrar este código es un objetivo central de su grupo. Para lograrlo, utilizan enfoques dirigidos de ganancia y pérdida de función, así como paradigmas de cribado imparciales para decodificar la especificidad sináptica.
Estamos desarrollando nuevos enfoques para visualizar el desarrollo neural y la resiliencia in vivo, lo que resulta en algunas de las primeras vistas de alta resolución en este proceso. Estos métodos se basan en la microscopía de reconstrucción óptica estocástica de alta resolución en 3D (STORM) y el intercambio de acumulación de puntos para la imagen en la topografía nanométrica (PAINT) para lograr una reconstrucción en 3D con una resolución de 20-50nm (es decir, más allá de la difracción). Estos métodos pueden ser multiplexados para permitir la imagen simultánea de neuronas completas, sus sinapsis y numerosas moléculas dentro de las neuronas y sus vecinos.
Traducción: Asociación Mácula Retina
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