Uma equipe de pesquisadores da IRCM liderada por Frédéric Charron, PhD, em colaboração com bioengenheiros da Universidade McGill, descobriu um novo tipo de sinergia no desenvolvimento do sistema nervoso, o que explica um importante mecanismo necessário para circuitos neurais para formar corretamente. Sua descoberta, publicado hoje na revista PLoS Biology científica, poderia, eventualmente, ajudar a desenvolver ferramentas para reparar as células nervosas seguintes lesões do sistema nervoso (tais como o cérebro e medula espinhal).
Pesquisadores nos neurônios estudo laboratório do Dr. Charron, as células nervosas que compõem o sistema nervoso central, bem como as suas longas extensões conhecido como axônios. Durante o desenvolvimento, os axônios deve seguir caminhos específicos no sistema nervoso, a fim de formar correctamente circuitos neuronais e neurónios permitem comunicar um com o outro. IRCM pesquisadores estão estudando um processo chamado de orientação axônio para entender melhor como os axônios conseguem seguir os caminhos corretos.
“Para atingir o seu objectivo, os axônios em crescimento dependem de moléculas conhecidas como pistas de orientação, que os instruem sobre qual direção tomar afastando-os ou atraindo-os para o seu destino”, explica Dr. Charron, diretor de Biologia Molecular da Unidade de Pesquisa de Desenvolvimento Neural em o IRCM.
Ao longo das últimas décadas, a comunidade científica tem se esforçado para entender por mais de uma sugestão de orientação seria necessário para axônios para atingir a meta adequada. Neste trabalho, os cientistas descobriram como IRCM axônios usar informações de várias pistas de orientação para tomar suas decisões de pathfinding. Para fazer isso, estudaram a mudança relativa na concentração de pistas de orientação no ambiente do neurónio, que é referido como o declive do gradiente.
“Descobrimos que a inclinação do gradiente é um fator crítico para a orientação do axônio, a mais íngreme do gradiente, o melhor dos axônios responder a estímulos de orientação”, diz Tyler FW Sloan, estudante de doutoramento no laboratório do Dr. Charron e primeiro autor do estudo . “Além disso, mostrou-se que o gradiente de uma pista guia pode não ser suficientemente íngreme para axónios oriente. Nestas instâncias, revelámos que uma combinação de pistas de orientação podem comportar-se em sinergia um com o outro para ajudar o axónio interpretar direcção do gradiente. ”
Em colaboração com o Programa em Neuroengenharia da Universidade McGill, a equipe do Dr. Charron desenvolveu uma técnica inovadora para recriar os gradientes de concentração de pistas de orientação in vitro, ou seja, eles podem estudar os axônios em desenvolvimento fora do seu contexto biológico.
“Este novo método nos fornece vários benefícios quando comparada às técnicas anteriores, e nos permite simular as condições mais realistas encontradas no desenvolvimento de embriões, conduzir experimentos de longo prazo para observar todo o processo de orientação do axônio, e obter dados quantitativos extremamente útil”, acrescenta Sloan. “Ele combina conhecimento do campo de microfluídica, que utiliza fluidos em uma escala microscópica para miniaturizar experimentos biológicos, com os estudos celulares, biológicos e moleculares que realizamos em laboratórios.”
“Este é o verdadeiro trabalho multidisciplinar, e um excelente exemplo do que o Programa em Neuroengenharia pretende realizar em situações em que os neurobiólogos como eu tenho uma pergunta específica que gostaria de abordar, mas as ferramentas atuais não são adaptadas para responder a sua pergunta”, menciona Dr. Charron. “Assim, graças a este programa único, que se juntou com bioengineers de McGill e especialistas em modelagem microfluídicos e matemáticos para criar o dispositivo necessário para o nosso estudo.”
“Esta descoberta científica pode aproximar-nos reparar as células nervosas danificadas após lesões no sistema nervoso central”, afirma Dr. Charron. “Uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos na orientação do axônio vai oferecer novas possibilidades para o desenvolvimento de técnicas para o tratamento de lesões decorrentes de lesões da medula espinhal, e possivelmente até mesmo doenças neurodegenerativas.”
As lesões do sistema nervoso central afeta milhares de canadenses a cada ano e pode levar a deficiência ao longo da vida. Na maioria das vezes causada por um acidente, acidente vascular cerebral ou doença, estas lesões são actualmente muito difícil de reparar. Assim, é necessária pesquisa para o desenvolvimento de novas ferramentas para reparar danos no sistema nervoso central.
Fonte: Institut de Recherches cliniques de Montreal. Traduzido livremente. Imagem: Creative Commons.
