Desarrollan un Sensor Proteico Innovador para Visualizar Señales Cerebrales Entrantes en Tiempo Real

Un avance significativo en el estudio de la actividad cerebral ha sido logrado por investigadores del Instituto Allen y del Campus de Investigación Janelia del HHMI. Han creado una proteína especializada capaz de registrar las señales químicas que recibe el cerebro, un hito crucial para comprender cómo funciona nuestro sistema nervioso central. Este indicador molecular de glutamato, bautizado como iGluSnFR4, está diseñado específicamente para capturar con precisión la liberación de glutamato, el principal neurotransmisor excitatorio del sistema nervioso central. Los hallazgos de este proyecto, parte del equipo GENIE, fueron recientemente publicados en la prestigiosa revista Nature Methods.

La característica definitoria de este nuevo sensor reside en su sensibilidad extraordinaria. Puede detectar el glutamato con una resolución asombrosa, llegando a registrar la liberación proveniente de una única vesícula sináptica, es decir, porciones individuales de moléculas neurotransmisoras. Los autores principales de esta investigación son el Dr. Kaspar Podgorski, investigador principal del Instituto Allen, y el Dr. Jeremy Hasseman, del Campus de Investigación Janelia. El Dr. Podgorski señaló que, anteriormente, los científicos solo podían monitorear los impulsos eléctricos salientes, lo cual limitaba severamente nuestra comprensión de los procesos internos del cerebro. Esta nueva herramienta rompe ese techo, permitiendo la supervisión directa de cómo las neuronas reciben información, algo fundamental para descifrar los patrones de entrada que sustentan la memoria y las funciones cognitivas.

El sensor iGluSnFR4 se presenta en dos modalidades distintas, adaptadas a diferentes necesidades experimentales. Por un lado, se encuentra el iGluSnFR4f, caracterizado por una desactivación rápida, ideal para seguir dinámicas sinápticas veloces. Por otro lado, existe el iGluSnFR4s, que presenta una desactivación más lenta, optimizado para registrar la actividad de poblaciones más amplias de sinapsis. Para llegar a este punto, el equipo examinó más de mil variantes moleculares diferentes. Las pruebas exhaustivas se llevaron a cabo utilizando microscopía de dos fotones en diversas áreas cerebrales, incluyendo la corteza visual de ratones, asegurando su robustez y aplicabilidad.

Este logro abre un horizonte prometedor para la investigación de enfermedades neurodegenerativas y trastornos psiquiátricos. Esto se debe a que la señalización anómala del glutamato está intrínsecamente ligada a patologías como el Alzheimer, la esquizofrenia, el autismo y la epilepsia. Una capacidad de seguimiento más precisa de estas señales podría acelerar la identificación de las causas fundamentales y el desarrollo de tratamientos efectivos. De hecho, facilita a las compañías farmacéuticas la verificación del impacto de compuestos experimentales sobre la actividad sináptica en tiempo real, lo cual es un gran paso adelante en la farmacología cerebral.

En consonancia con los ideales de la ciencia abierta, el sensor iGluSnFR4 se ha puesto a disposición de toda la comunidad científica. Se distribuye a través del repositorio sin fines de lucro Addgene. Esta decisión fomenta su rápida integración en metodologías de vanguardia, como la electrofisiología con Neuropixels. Poner esta herramienta a disposición de todos asegura que su potencial para desentrañar los misterios del cerebro se maximice rápidamente a nivel global.