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Articulo de referencia

Atlas cerebral de Allen

Los Atlas del Cerebro Humano y del Ratón de Allen son proyectos del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro que buscan combinar la genómica con la neuroanatomía mediante la ...

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Los Atlas del Cerebro Humano y del Ratón de Allen son proyectos del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro que buscan combinar la genómica con la neuroanatomía mediante la creación de mapas de expresión génica para el cerebro humano y del ratón . Se iniciaron en septiembre de 2003 con una donación de 100 millones de dólares de Paul G. Allen y el primer atlas se hizo público en septiembre de 2006. [ 1 ] A mayo de 2012Se han publicado siete atlas cerebrales : Atlas del Cerebro del Ratón, Atlas del Cerebro Humano, Atlas del Cerebro del Ratón en Desarrollo, Atlas del Cerebro Humano en Desarrollo, Atlas de Conectividad del Ratón, Atlas de Primates No Humanos y Atlas de la Médula Espinal del Ratón. También existen tres proyectos relacionados con bancos de datos: Glioblastoma , Diversidad del Ratón y Sueño. El Instituto Allen espera que sus hallazgos contribuyan al avance de diversos campos de la ciencia, especialmente aquellos relacionados con la comprensión de las enfermedades neurobiológicas. Los atlas son gratuitos y están disponibles en línea para consulta pública.

Historia

En 2001, Paul Allen reunió a un grupo de científicos, entre ellos James Watson y Steven Pinker , para debatir sobre el futuro de la neurociencia y las posibles mejoras en la investigación en este campo (Jones 2009). Durante estas reuniones, David Anderson, del Instituto Tecnológico de California, propuso la idea de que un atlas tridimensional de la expresión génica en el cerebro del ratón sería de gran utilidad para la comunidad neurocientífica. El proyecto se puso en marcha en 2003 con una donación de 100 millones de dólares de Allen a través del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro . El proyecto empleó una técnica de mapeo de la expresión génica desarrollada por Gregor Eichele y sus colegas del Instituto Max Planck de Química Biofísica en Gotinga, Alemania. Esta técnica utiliza hibridación in situ colorimétrica para mapear la expresión génica. El proyecto se fijó como objetivo un plazo de tres años para su finalización y su publicación.

La primera versión del atlas, el atlas del cerebro del ratón, se publicó en diciembre de 2004. Posteriormente, se fueron publicando más datos para este atlas por etapas. El conjunto final de datos del genoma completo se publicó en septiembre de 2006. Sin embargo, la publicación final del atlas no marcó el final del proyecto; el atlas continúa mejorándose. Además, el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro está desarrollando otros proyectos, como el atlas del cerebro humano, el atlas del cerebro del ratón en desarrollo, el atlas del cerebro humano en desarrollo, el atlas de la conectividad del ratón, el atlas de primates no humanos y el atlas de la médula espinal del ratón, en colaboración con el Atlas del Cerebro del Ratón de Allen.

Objetivos del proyecto

Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro

El objetivo principal y el lema de todos los proyectos del Instituto Allen es "impulsar el descubrimiento". El proyecto se esfuerza por cumplir este objetivo y hacer avanzar la ciencia de diversas maneras. En primer lugar, crean atlas cerebrales para comprender mejor las conexiones entre los genes y el funcionamiento del cerebro. Su objetivo es impulsar la investigación y el conocimiento sobre afecciones neurobiológicas como el Parkinson , el Alzheimer y el autismo mediante el mapeo de la expresión génica en todo el cerebro. Los proyectos de Atlas Cerebral también siguen el lema del Instituto Allen al publicar abiertamente los datos y los hallazgos. Esta política también está relacionada con otro objetivo del Instituto: la investigación colaborativa y multidisciplinaria. De este modo, cualquier científico de cualquier disciplina puede consultar los hallazgos y tenerlos en cuenta al diseñar sus propios experimentos. La aplicación Brain Explorer también está disponible para el público.

Técnicas de investigación

El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro utiliza una filosofía basada en proyectos para su investigación. Cada atlas cerebral se centra en su propio proyecto, compuesto por su propio equipo de investigadores. Para completar un atlas, cada equipo de investigación recopila y sintetiza escáneres cerebrales, datos médicos, información genética y datos psicológicos. Con esta información, pueden construir la arquitectura bioquímica tridimensional del cerebro y determinar qué proteínas se expresan en ciertas partes del mismo. Para recopilar los datos necesarios, los científicos del Instituto Allen utilizan diversas técnicas. Una de ellas consiste en el uso de cerebros post mortem y tecnología de escaneo cerebral para descubrir en qué partes del cerebro se activan y desactivan los genes. Otra técnica, denominada hibridación in situ (ISH), se utiliza para visualizar los patrones de expresión génica como imágenes de hibridación in situ.

Dentro de los Atlas Cerebrales, estas imágenes y gráficos digitales ISH en 3D revelan, en color, las regiones donde se expresa un gen determinado. En el Explorador Cerebral, se puede buscar y seleccionar cualquier gen, lo que da como resultado que la imagen in situ aparezca de forma fácilmente manipulable y explorable. Parte de la creación de esta base de datos de expresión génica centrada en la anatomía incluye la alineación de los datos ISH de cada gen con un espacio de coordenadas tridimensional mediante el registro con un atlas de referencia creado para el proyecto. [ 2 ]

Contribuciones a la neurociencia

Los distintos tipos de células del sistema nervioso central se originan a partir de una expresión génica variable . Un mapa de la expresión génica en el cerebro permite a los investigadores correlacionar formas y funciones. El Atlas Cerebral de Allen permite visualizar las áreas de expresión génica diferencial en el cerebro, lo que posibilita la observación de las conexiones neuronales en todo el cerebro. La visualización de estas vías a través de la expresión génica diferencial, junto con técnicas de neuroimagen funcional, permite a los investigadores correlacionar la expresión génica, los tipos celulares y la función de las vías en relación con comportamientos o fenotipos.

Aunque la mayor parte de la investigación se ha realizado en ratones, el 90 % de los genes presentes en estos animales tienen su homólogo en humanos. Esto hace que el Atlas sea especialmente útil para modelar enfermedades neurológicas. Los patrones de expresión génica en individuos sanos proporcionan un estándar para comparar y comprender fenotipos alterados. Ampliar la información obtenida de las enfermedades en ratones contribuirá a una mejor comprensión de los trastornos neurológicos humanos. El Atlas puede mostrar qué genes y áreas específicas se ven afectadas en los trastornos neurológicos; la acción de un gen en una enfermedad puede evaluarse junto con los patrones de expresión generales, y estos datos podrían esclarecer el papel de dicho gen en el trastorno.

Explorador cerebral

El sitio web Allen Brain Atlas incluye un explorador cerebral interactivo en 3D descargable. Este explorador funciona como un buscador de localizaciones de expresión génica, lo que resulta especialmente útil para encontrar regiones que expresan genes similares. Los usuarios pueden delimitar redes y vías neuronales conectando regiones que coexpresan un gen determinado. El explorador utiliza una escala multicolor y contiene múltiples planos del cerebro que permiten observar diferencias en la densidad y el nivel de expresión. Las imágenes son una composición de múltiples muestras promediadas, lo que facilita la comparación con individuos que presentan una expresión génica anormalmente baja.

Atlas

cerebro de ratón

El Atlas del Cerebro del Ratón de Allen es un mapa genómico completo del cerebro del ratón adulto que revela dónde se expresa cada gen. [ 3 ] El atlas del cerebro del ratón fue el proyecto original del Atlas del Cerebro de Allen y se finalizó en 2006. El propósito del atlas es contribuir al desarrollo de la investigación en neurociencia. Se espera que el proyecto permita a los científicos comprender mejor las enfermedades y trastornos cerebrales como el autismo y la depresión . [ 1 ]

cerebro humano

El Atlas del Cerebro Humano de Allen se publicó en mayo de 2010. Fue el primer mapa tridimensional del cerebro humano completo desde el punto de vista anatómico y genómico. [ 4 ] El atlas se creó para impulsar la investigación en diversos campos de la neurociencia, como la neurofarmacología, las imágenes cerebrales humanas, la genética humana, la neuroanatomía, la genómica y otros. El atlas también está orientado a fomentar la investigación sobre trastornos de la salud mental y lesiones cerebrales como la enfermedad de Alzheimer , el autismo, la esquizofrenia y la drogadicción .

Desarrollo del cerebro del ratón

El Atlas del Cerebro del Ratón en Desarrollo de Allen es un atlas que rastrea la expresión génica a lo largo del desarrollo del cerebro de un ratón C57BL/6. El proyecto comenzó en 2008 y actualmente continúa. El atlas se basa en imágenes de resonancia magnética (IRM). Rastrea el crecimiento, la sustancia blanca , la conectividad y el desarrollo del cerebro del ratón C57BL/6 desde el día embrionario 12 hasta el día postnatal 80. [ 5 ] Este atlas mejora la capacidad de los neurocientíficos para estudiar cómo los contaminantes y las mutaciones genéticas afectan el desarrollo del cerebro. Por lo tanto, el atlas puede usarse para determinar qué toxinas representan amenazas especiales para los niños y las mujeres embarazadas.

Conectividad cerebral del ratón

El Atlas de Conectividad Cerebral del Ratón de Allen se lanzó en noviembre de 2011. [ 6 ] A diferencia de otros atlas del Instituto Allen, este se centra en la identificación de los circuitos neuronales que rigen el comportamiento y la función cerebral. Estos circuitos neuronales son responsables de funciones como el comportamiento y la percepción. Este mapa permitirá a los científicos comprender mejor cómo funciona el cerebro y qué causa las enfermedades y trastornos cerebrales, como la enfermedad de Parkinson y la depresión. [ 7 ]

Médula espinal de ratón

Presentado en julio de 2008, el Atlas de la Médula Espinal del Ratón de Allen fue el primer mapa genómico de la médula espinal del ratón jamás construido. Este atlas representa la expresión génica a nivel genómico en la médula espinal de ratones C57 negros adultos y jóvenes. La presentación inicial incluyó datos de 2000 genes y una sección de referencia anatómica. Un plan futuro contempla ampliar la cantidad de datos a unos 20 000 genes, abarcando toda la longitud de la médula espinal.

El objetivo del atlas de la médula espinal es impulsar la investigación en el tratamiento de lesiones , enfermedades y trastornos de la médula espinal, como la enfermedad de Lou Gehrig (ELA) y la atrofia muscular espinal . El proyecto fue financiado por diversos donantes, entre ellos el Allen Research Institute, la Paralyzed Veterans of America Research Foundation, la ALS Association , Wyeth Research , PEMCO Insurance, la National Multiple Sclerosis Society , el International Spinal Research Trust y muchas otras organizaciones, fundaciones, empresas y donantes privados. [ 8 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Mehta, Aalok (26 de septiembre de 2006). "Se completa el primer 'atlas' cerebral" . National Geographic News . Archivado del original el 28 de septiembre de 2006.
  2. ↑ Ed Lein, "Atlas genómico de la expresión génica en el cerebro del ratón adulto" , Nature , 6 de diciembre de 2006
  3. ↑ "Atlas cerebral del ratón de Allen" . Archivado del original el 21 de abril de 2012. Consultado el 20 de abril de 2012 .
  4. ↑ "Atlas del cerebro humano de Allen actualizado con un mapa genético completo" . TS-Si. Archivado del original el 8 de agosto de 2011. Consultado el 20 de abril de 2012 .
  5. ↑ Holzman, David C. (abril de 2011). " Tecnologías innovadoras: debuta el atlas del cerebro en desarrollo del ratón basado en resonancia magnética" . Environmental Health Perspectives . 119 (4): 165. doi : 10.1289/ehp.119-a165 . PMC 3080956. PMID 21459709 .  
  6. ↑ "Atlas del cerebro del ratón de Allen" . Archivado del original el 20 de septiembre de 2012. Consultado el 20 de abril de 2012 .
  7. ↑ "El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro lanza un nuevo atlas, y añade nuevos datos y herramientas a otros" . 14 de noviembre de 2011. Consultado el 20 de abril de 2012 .
  8. ↑ Duyo, D. (septiembre de 2008). "Se presenta el Atlas de la Médula Espinal de Allen" . Asociación Estadounidense de Escritores Médicos. Archivado del original el 27 de febrero de 2012. Recuperado el 20 de abril de 2012 .
  • Pawel K. Olszewski, "Análisis de la red de neurorreguladores de la alimentación mediante el Atlas AllenBrain", Neurociencia del Comportamiento, 1 de enero de 2009.
  • Robert Lee Hotz, "Explorando los misterios del cerebro", The Wall Street Journal, 24 de enero de 2012.
  • Allan Jones, "El Atlas Cerebral de Allen: 5 años y más allá", Nature, 2009. doi : 10.1038/nrn2722 .
  • Sitio web oficial
  • Virginia Gewin (2005). " Una edad de oro de la exploración cerebral" . PLOS Biology . 3 (1): e24. doi : 10.1371/journal.pbio.0030024 . PMC 544547. PMID 15660159 .  Icono de acceso abierto
  • "Nuevo atlas cerebral revela mapa genético en 3D" . ABC News . 26 de septiembre de 2006.