Un equipo de investigación de varios institutos dirigido por BGI-Research ha utilizado la tecnología BGI Stereo-seq para construir el primer atlas celular espaciotemporal del mundo sobre el desarrollo y la regeneración del cerebro del ajolote (Ambystoma mexicanum), que revela cómo una lesión cerebral puede curarse a sí misma. El estudio se publicó como artículo de portada en el último número de Science .

El equipo de investigación analizó el desarrollo y la regeneración del cerebro de salamandra, identificó los subconjuntos de células madre neurales clave en el proceso de regeneración del cerebro de salamandra y describió la reconstrucción de las neuronas dañadas por dichos subconjuntos de células madre. Al mismo tiempo, el equipo también descubrió que la regeneración y el desarrollo del cerebro tienen ciertas similitudes, lo que brinda asistencia para la estructura y el desarrollo cognitivos del cerebro, al tiempo que ofrece nuevas direcciones para la investigación de la medicina regenerativa y el tratamiento del sistema nervioso.

A diferencia de los mamíferos, algunos vertebrados tienen la capacidad de regenerar múltiples órganos, incluidas partes del sistema nervioso central. Entre ellos, el ajolote no solo puede regenerar órganos como extremidades, cola, ojos, piel e hígado, sino también el cerebro. El ajolote es evolutivamente avanzado en comparación con otros teleósteos, como el pez cebra, y su cerebro presenta una mayor similitud con la estructura cerebral de los mamíferos. Por lo tanto, este estudio utilizó el ajolote como organismo modelo ideal para la investigación sobre la regeneración cerebral.

Investigaciones anteriores solo han caracterizado parcialmente qué células y vías están involucradas en la regeneración del cerebro. En este estudio, los investigadores utilizaron la tecnología Stereo-seq de BGI para crear un mapa espaciotemporal de resolución de una sola célula del desarrollo del cerebro de la salamandra durante seis importantes períodos de desarrollo, que muestra las características moleculares de varias neuronas y los cambios dinámicos en la distribución espacial. Los investigadores encontraron que los subtipos de células madre neurales ubicados en la región de la zona ventricular en la etapa temprana de desarrollo son difíciles de distinguir, pero comenzaron a especializarse con características espaciales regionales desde la etapa adolescente. Este descubrimiento sugiere que diferentes subtipos pueden realizar diferentes funciones durante la regeneración.

Al tomar muestras del cerebro en siete momentos (2, 5, 10, 15, 20, 30 y 60 días) después de una lesión en el área cortical del cerebro de la salamandra, los investigadores pudieron analizar la regeneración celular.

En la etapa temprana de la lesión, comenzaron a aparecer nuevos subtipos de células madre neurales en el área de la herida, y el día 15 aparecieron conexiones parciales de tejido en el área lesionada. En los días 20 y 30, los investigadores observaron que la herida se había llenado con nuevos tejidos. , pero la composición celular fue significativamente diferente del área no lesionada. Para el día 60, los tipos de células y la distribución habían regresado al mismo estado que el área no lesionada.

Al comparar el cambio molecular durante el desarrollo y la regeneración del cerebro de la salamandra, los investigadores descubrieron que el proceso de formación de las neuronas es muy similar durante el desarrollo y la regeneración. Este resultado indica que la lesión cerebral puede inducir a las células madre neurales a transformarse inversamente en un estado de desarrollo temprano para iniciar el proceso de regeneración.

"Usando axolotl como organismo modelo, hemos identificado tipos de células clave en el proceso de regeneración del cerebro. Este descubrimiento proporcionará nuevas ideas y orientación para la medicina regenerativa en el sistema nervioso de los mamíferos", explicó el Dr. Yin Gu, coautor correspondiente del estudio. artículo, director adjunto de BGI-Research.

"El cerebro es un órgano complejo con neuronas interconectadas. Por lo tanto, un objetivo principal en la medicina regenerativa del sistema nervioso central no es solo reconstruir la estructura espacial de las neuronas, sino también reconstruir los patrones específicos de sus conexiones entre tejidos. Por lo tanto, es importante reconstruir la estructura 3D del cerebro y comprender las reacciones sistémicas entre las regiones del cerebro durante la regeneración en futuras investigaciones".

Además de BGI, investigadores de China, Estados Unidos y Dinamarca, incluidos el Hospital Popular Provincial de Guangdong, la Universidad Normal del Sur de China, la Universidad de Wuhan, la Facultad de Ciencias de la Vida de la Academia de Ciencias de la Universidad de China, el Laboratorio de la Bahía de Shenzhen, el Instituto Whitehead, la Universidad de Copenhague, y otros institutos participaron en este estudio que recibió aprobación ética y utilizó ajolote cultivado en laboratorio. + Explora más

Las neuronas y la glía colaboran para impulsar la regeneración neuronal después de una lesión cerebral