Fast Light and Calcium-Regulated Expression o FLiCRE es el nombre asignado a una nueva sonda molecular que fue creada para ayudar a revelar cómo piensa y recuerda el cerebro. Esta herramienta desarrollada por la Universidad de Stanford, puede ayudar a generar un mapa del cerebro para entender su comportamiento.
Alice Ting, profesora de genética en la Escuela de Medicina de Stanford y de biología en la Escuela de Humanidades y Ciencias comentó, “este trabajo llega a un objetivo central de la neurociencia: ¿Cómo se encuentra el sistema de neuronas que subyace a un pensamiento o proceso cognitivo? Los neurocientíficos han querido este tipo de herramienta durante mucho tiempo”.
Experimentalmente, los investigadores utilizaron el FLiCRE para tomar una instantánea de la actividad neuronal asociada con el comportamiento evasivo en ratones. Esta herramienta se acopló a una secuenciación de ARN, luego se descubrió que las neuronas activadas pertenecen a un solo tipo de célula, inicialmente inaccesible haciendo uso solo de herramientas genéticas.
Posteriormente, usaron FLiCRE en combinación con opsina, una proteína fotosensible que ayuda a controlar la actividad neuronal con luz desarrollada por el doctor en ciencias de Stanford, Karl Deisseroth. Este “control” ayudó a reactivar neuronas en ratones en función de reactivar esas mismas neuronas un día después.
Núcleo de accumbens es la región que los científicos creen se está estudiando, desempeña un papel importante en las enfermedades psiquiátricas humanas, incluyendo la depresión. FLiCRE está formado por dos cadenas de componentes moleculares que responden a la presencia de luz azul y calcio. Esta sensibilidad lumínica permite controlar con precisión la sincronía de sus experimentos, mientras el calcio es un indicador casi universal en la actividad celular.
Para hacer uso del FLiCRE en la célula, los investigadores lo empaquetan en dos partes dentro de un virus inofensivo para el huésped. Aquí, una parte del FLiCRE se adhiere a la membrana celular para así impulsar la expresión de cualquier gen que los investigadores les interese. La otra parte del FLiCRE se encarga de liberar la proteína en condiciones específicas, es decir, si la concentración de calcio es alta y la célula está bañada por luz azul.
De manera experimental, los investigadores inyectaron el FLiCRE en el núcleo accumbens y utilizaron una opsina para activar una vía neuronal asociada al comportamiento evasivo en ratones. Una vez que el calcio aumenta en las células que contienen FLiCRE, la indicación celular del ratón por evitar algo, las células brillan con un rojo permanente visible a través de un microscopio. Los investigadores también secuenciaron el ARN de las células para ver el contenido proteínico fluorescente, produciendo un registro celular de la actividad neuronal.
Christina Kim, investigadora postdoctoral en genética en Stanford dijo; “Uno de los objetivos era mapear cómo las regiones del cerebro están conectadas entre sí en los animales vivos, lo cual es un problema realmente difícil. La belleza de FLiCRE es que podemos pulsar y activar neuronas en una región y luego registrar todas las neuronas conectadas corriente abajo. Es una forma genial de ver las conexiones de la actividad cerebral de largo alcance”.
A partir de estos resultados, los investigadores trabajan en el desarrollo de versiones adicionales de FLiCRE, con el objetivo de agilizar el proceso. Esperan simplificar su estructura y hacerlo capaz de trabajar con otros eventos bioquímicos, como interacciones de proteínas o liberación de neurotransmisores. En este sentido, estos avances de la Universidad de Stanford posicionan a la comunidad científica cada vez más cerca de entender el comportamiento total del cerebro humano.
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