Los cánceres cerebrales humanos disparan impulsos eléctricos
MADRID, 9 Sep. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Baylor College of Medicine y del Instituto de Investigación Neurológica Jan y Dan Duncan del Hospital Infantil de Texas (Estados Unidos) han descubierto un nuevo tipo de célula en el cerebro humano. El estudio publicado en 'Cancer Cell' revela que un tercio de las células de los gliomas, un tipo de tumor cerebral, emiten impulsos eléctricos.
Curiosamente, los impulsos, también llamados potenciales de acción, se originan en células tumorales que son en parte neuronas y en parte glía, lo que respalda la idea innovadora de que las neuronas no son las únicas células que pueden generar señales eléctricas en el cerebro. Los científicos también descubrieron que en el cerebro humano no tumoral hay células con características híbridas de neurona y glía. Los hallazgos resaltan la importancia de seguir estudiando el papel de estas células recién identificadas tanto en los gliomas como en el funcionamiento normal del cerebro.
"Los gliomas son los tumores más comunes del sistema nervioso central, con un estimado de 12.000 casos diagnosticados cada año. Estos tumores son universalmente letales y tienen efectos devastadores en las funciones neurológicas y cognitivas. Estudios previos han demostrado que los resultados de supervivencia del paciente están asociados con la proliferación y la invasividad del tumor, que están influenciadas por factores intrínsecos y extrínsecos del tumor, incluida la comunicación entre las células tumorales y las neuronas que residen en el cerebro", expone Benjamin Deneen, profesor y presidente del Dr. Russell J. y Marian K. Blattner en el Departamento de Neurocirugía , director del Centro de Neurociencia del Cáncer , miembro del Centro Oncológico Integral Dan L Duncan en Baylor e investigador principal en el Instituto de Investigación Neurológica Jan y Dan Duncan .
Los investigadores han descrito anteriormente que el glioma y las neuronas sanas circundantes se conectan entre sí y que las neuronas se comunican con los tumores de maneras que impulsan el crecimiento y la invasividad del tumor.
"Sabemos desde hace algún tiempo que las células tumorales y las neuronas interactúan directamente", agrega la primera autora, la doctora Rachel N. Curry , becaria postdoctoral en pediatría y neurooncología en Baylor, quien fue responsable de conceptualizar el proyecto. "Pero una pregunta que siempre estuvo en mi mente fue: '¿Las células cancerosas son eléctricamente activas?' Para responder a esta pregunta correctamente, necesitábamos muestras humanas directamente del quirófano. Esto aseguró que la biología de las células tal como existirían en el cerebro se preservara tanto como fuera posible".
Para estudiar la capacidad de las células de glioma de generar señales eléctricas e identificar las células que producen esas señales, el equipo utilizó la secuenciación Patch, Se trata de una combinación de técnicas que integra registros electrofisiológicos de células completas para medir las señales de generación de señales con la secuenciación de ARN de células individuales y el análisis de la estructura celular para identificar el tipo de células.
Los experimentos de electrofisiología fueron realizados por el investigador asociado y coautor principal, el doctor Qianqian Ma, en el laboratorio del profesor asociado de neurociencia y coautor correspondiente , el doctor Xiaolong Jiang . Este enfoque innovador no se había utilizado antes para estudiar las células tumorales del cerebro humano. "Nos sorprendió mucho descubrir que estas células tumorales tenían una combinación única de propiedades morfológicas y electrofisiológicas", insiste Ma. "Nunca habíamos visto algo así en el cerebro de los mamíferos antes".
"Realizamos todos estos análisis en células individuales. Analizamos su actividad electrofisiológica individual. Extrajimos el contenido de cada célula y secuenciamos el ARN para identificar los genes que estaban activos en la célula, lo que nos indica qué tipo de célula es", relata Deneen. "También teñimos cada célula con tintes que visualizarían sus características estructurales".
Para integrar esta enorme cantidad de datos individuales, los investigadores tuvieron que desarrollar una forma novedosa de analizarlos. "Para definir las células que se activan y determinar su identidad, desarrollamos una herramienta computacional (Single Cell Rule Association Mining, SCRAM) para anotar cada célula individualmente", agrega el coautor correspondiente, el doctor Akdes Serin Harmanci, profesor asistente de neurocirugía en Baylor.
"Los análisis exhaustivos de los datos revelaron que las células híbridas de los tumores de glioma tenían propiedades tanto de neuronas como de células OPC", afirma Harmanci. "Curiosamente, encontramos células no tumorales que son híbridas de neuronas y glía, lo que sugiere que esta población híbrida no solo desempeña un papel en el crecimiento del glioma, sino que también contribuye al funcionamiento saludable del cerebro".
Los hallazgos también sugieren que la proporción de células híbridas en gliomas puede tener un valor pronóstico", dijo el coautor correspondiente. Los datos muestran que cuantas más células híbridas en gliomas tenga un paciente, mejor será el resultado de supervivencia. Esta información es de gran valor para los pacientes y sus médicos. Por ello, los resultados ofrecen una mejor comprensión de los tumores de glioma y la función cerebral normal, un sofisticado proceso de bioinformática para analizar poblaciones celulares complejas y posibles implicaciones pronósticas para los pacientes con esta devastadora enfermedad.