Los mapas celulares revelan la diversidad de neuronas en el intestino

Red de neuronas: las neuronas intestinales y la glía (rojo, verde) son frágiles y están entrelazadas con otras células (azul) en el colon, lo que hace difícil aislarlas. Cortesía de E. Drokhlyansky, C. Smillie, N. Van Wittenberghe y L. Caplan / Broad Institute

POR CHLOE WILLIAMS

Fuente: Spectrum / 21/10/2020

Fotografía: Cortesía de E. Drokhlyansky, C. Smillie, N. Van Wittenberghe y L. Caplan / Broad Institute

Un nuevo atlas detalla la expresión de los genes en las neuronas y otras células de los intestinos de los ratones y las personas (1).

Alrededor del 40 por ciento de los niños con autismo u otras condiciones de desarrollo tienen problemas gastrointestinales, para los cuales los investigadores han propuesto muchas explicaciones. Algunos estudios sugieren que las mutaciones en los genes relacionados con el autismo afectan a las neuronas del intestino.

En el nuevo trabajo, los investigadores hicieron un perfil de la expresión génica en 5.068 neuronas del intestino de ratones y 1.445 del humano, descrito en septiembre en Cell. Al trazar un mapa de las interacciones potenciales entre las neuronas intestinales y otras células del colon, destacan muchos vínculos entre las neuronas intestinales y las células inmunes.

Además, el equipo identificó varios genes relacionados con el autismo y otras condiciones expresadas en las neuronas intestinales humanas. Los genes vinculados al autismo, como el NRXN1, ANK2 y DSCAM, se expresan en niveles más altos en las neuronas intestinales que en otros tipos de células del colon, lo que podría ayudar a explicar por qué los problemas intestinales suelen acompañar al autismo, dicen los investigadores.

Aumento del ARNm

Los investigadores suelen examinar la expresión de los genes en las células individuales arrancando las células - o sus núcleos - del tejido y secuenciando el ARN mensajero (ARNm), el intermediario entre los genes y las proteínas, contenido en su interior. Pero este enfoque es complicado para las neuronas intestinales porque las células son raras, frágiles y están estrechamente entrelazadas con los tejidos circundantes. Además, los enfoques tradicionales para aislar núcleos pueden dejar muy poco ARNm intacto para su análisis, dicen los investigadores.

Para superar estos desafíos, los investigadores desarrollaron un nuevo y suave método para separar las células en el tejido y aislar los núcleos. La técnica, llamada RAISIN, deja intacta la membrana externa que rodea el núcleo y los ribosomas unidos a él. Debido a que los ribosomas traducen el ARNm en proteínas, su recolección aumenta la cantidad de ARNm disponible para el análisis.

Los investigadores utilizaron RAISIN para extraer núcleos celulares en muestras de tejido intestinal de 29 ratones. Los animales fueron diseñados para expresar proteínas fluorescentes en sus neuronas y glía intestinales, células que apoyan y se comunican con las neuronas. Los investigadores utilizaron entonces métodos estándar para aislar núcleos individuales marcados con fluorescencia y secuenciar su ARNm.

Utilizaron esta información para crear un atlas de expresión genética, clasificando 21 tipos de neuronas y tres tipos de glía en el intestino del ratón. El atlas también revela patrones de expresión genética que varían según la edad, el sexo, la región intestinal y la hora del día.

Clasificación de células

El equipo desarrolló otro método, llamado MIRACL-seq, para clasificar y analizar núcleos aislados que no pueden ser marcados con fluorescencia, como los de las personas.

MIRACL-seq se basa en enfoques anteriores basados en gotas que separan los núcleos en gotas microscópicas que contienen cadenas de ADN que se unen al ARNm y actúan como códigos de barras únicos. Los investigadores pueden secuenciar el ARNm de cada gota, junto con su código de barras adjunto, para medir la expresión génica de una célula.

Los enfoques basados en gotas son generalmente ineficientes para tipos de células raras, como las neuronas intestinales. Sin embargo, en el nuevo estudio, los investigadores optimizaron el MIRACL-seq para capturar ocho veces más núcleos por experimento de lo habitual.

Utilizando RAISIN y MIRACL-seq en tándem, el equipo examinó el tejido del colon y del intestino delgado de otros 10 ratones, ninguno de los cuales expresó proteínas fluorescentes en las neuronas intestinales, y el tejido sano del colon de 16 personas con cáncer colorrectal. Utilizaron estos datos para refinar su atlas de ratones, para crear un atlas humano y para hacer comparaciones entre los dos.

El atlas podría ayudar a los investigadores a investigar las diversas funciones del sistema nervioso intestinal, dicen los investigadores. También podría arrojar luz sobre las conexiones intestinales-cerebro.

REFERENCIAS

1. Drokhlyansky E. y otros. Celda 182, 1606-1622 (2020) PubMed.

TAGS: ANK2, autismo, expresión génica, intestino, sistema inmunológico, secuenciación unicelular

https://www.spectrumnews.org/news/toolbox/cell-maps-reveal-diversity-of-neurons-in-gut/?utm_source=Spectrum+Newsletters&utm_campaign=dda49e28ec-EMAIL_CAMPAIGN_2020_10_20_05_14&utm_medium=email&utm_term=0_529db1161f-dda49e28ec-168813249