Un equipo investigador de EEUU deseñou unha proteína capaz de rexistrar os sinais químicos entrantes das neuronas, e non só as saíntes, como ocorría ata o de agora. Trátase de mensaxes extremadamente sutís baseados na liberación do neurotransmisor glutamato, fundamental na comunicación cerebral e ata hoxe moi difícil de detectar en tecido vivo.
A innovación, desenvolta por investigadores do Allen Institute e do Janelia Research Campus do Howard Hughes Medical Institute, ambos en EEUU, permite por primeira vez ‘escoitar’ estes sinais de entrada con gran precisión. O traballo publicouse na revista Nature Methods e promete transformar a forma en que se mide e analiza a actividade neuronal.
Descifrar o código do cerebro
O sensor creado, denominado iGluSnFR4 (pronunciado glue sniffer), actúa como un indicador molecular de glutamato cunha sensibilidade sen precedentes. É capaz de detectar os sinais químicos máis débiles que reciben as neuronas, o que abre a porta para estudar como procesan miles de estímulos simultáneos e como, a partir deles, xeran unha resposta. Estes cálculos neuronais están na base de procesos como a toma de decisións, o pensamento, a memoria ou a emoción.
Ata o de agora, a neurociencia podía rexistrar con relativa facilidade os sinais eléctricos que saen das neuronas, pero os sinais entrantes —rápidos e de baixa intensidade— quedaban fóra de alcance. As tecnoloxías dispoñibles eran demasiado lentas ou pouco sensibles para observar o que ocorre a nivel dunha soa sinapse. Con iGluSnFR4, os investigadores poden seguir a conversación completa entre neuronas e non só fragmentos illados.
“É como ler un libro con todas as palabras desordenadas, sen entender a orde nin o significado”, explica Kaspar Podgorski, doutor en neurociencia, autor principal do estudo e investigador sénior do Allen Institute.
Implicacións para a saúde e a investigación
O achado ten importantes consecuencias biomédicas. As alteracións na sinalización do glutamato están relacionadas con enfermidades como o alzhéimer, a esquizofrenia, o autismo ou a epilepsia. Poder medir con precisión como reciben información as neuronas axudará a identificar os mecanismos que fallan nestes trastornos e a localizar as súas causas profundas.
Ademais, o novo sensor ofrece unha vantaxe clave para o desenvolvemento de fármacos. As compañías farmacéuticas poderán avaliar como os tratamentos experimentais afectan á actividade sináptica real, o que podería acelerar a procura de terapias máis eficaces e específicas.
Antes deste avance, os científicos podían estudar por separado a estrutura das conexións neuronais e a actividade dalgunhas neuronas concretas, pero resultaba moi difícil combinar ambas as informacións. “Non sabiamos ben que neurona estaba a dicirlle que cousa a cal”, sinala Podgorski. “Agora podemos medir que información chega a unha neurona desde distintas fontes, unha peza fundamental que faltaba na investigación en neurociencia”.
Un esforzo colaborativo
O desenvolvemento de iGluSnFR4 é froito dunha estreita colaboración entre distintos centros de investigación. “O éxito deste sensor débese ao traballo conxunto iniciado no Janelia Research Campus entre o proxecto GENIE e o laboratorio de Kaspar, e ampliado despois cos estudos in vivo do grupo de Dinámica Neural do Allen Institute”, destaca Jeremy Hasseman, científico do HHMI. “É un exemplo claro de como a cooperación entre laboratorios e institucións impulsa novos descubrimentos”.
Con esta ferramenta xa dispoñible para a comunidade científica a través de Addgene, o repositorio internacional sen ánimo de lucro que distribúe material xenético para investigación, os investigadores dispoñen dun recurso clave para observar como as neuronas reciben e procesan información. Un paso decisivo que achega á ciencia para desvelar algúns dos maiores misterios do cerebro humano.
Referencia: Glutamate indicators with increased sensitivity and tailored deactivation rates (Publicado en Nature Methods)
