Ministerio_de_Economia_y_Competitividad
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Monitoring the Onset and Evolution of Neuronal Dysfunctions in Propagative Neural Disorders using Microfluidic Devices and Translational approaches

Investigador Principal Institución

Del Río Fernández, José Antonio

CIBERNED, Instituto de Bioingenieria de Cataluña, Barcelona

Ávila de Grado, Jesús

CIBERNED, Centro de Biología Molecular "Severo Ochoa" CSIC-UAM, Madrid

Canela Campos, Enric Isidre

CIBERNED, Universidad de Barcelona

  

Resumen:
Numerosas Enfermedades NeuroDegenerativas (END) se caracterizan por el progresivo e inexorable avance de las disfunciones neuronales entre diversas áreas cerebrales anatómicamente conectadas. Esta progresión presenta asociada la acumulación progresiva de formas proteicas anormalmente plegadas en grupos neuronales concretos de dichas regiones. Se considera que la generación de estas especies proteicas es el origen de la gradual disfunción neural que incluye, entre otras, alteraciones en la transmisión sináptica, daño axonal y muerte celular. En ocasiones, la progresión observada no sigue la progresión “clásica” descrita en estudios clínicos o bien se localiza en regiones cerebrales “inusuales”. Por ejemplo, la patología de Lewy se puede observar en personas mayores sin diagnóstico clínico en el bulbo olfativo, la amígdala o la neocorteza. Estos casos parecen violar las reglas de la progresión “en continuidad” y sugieren una generación multicéntrica. Otro ejemplo lo encontramos en diversas taupatías donde regiones con una conectividad funcional relevante muestran patología neurofribilar variable (p.e. circuito trisináptico. En conclusión, los datos recientes sugieren una vulnerabilidad neuronal diferencial durante la progresión de la enfermedad y la dispersión proteica. Los factores que median estas vulnerabilidades diferenciales se desconocen a fecha de hoy. END y dispositivos “lab on a chip”. Nuestro conocimiento de diversas END se basa en la posibilidad de analizar muestras neurales solamente en las fases sintomáticas o terminales. De hecho, cambios durante las etapas asintomáticas de estas enfermedades no pueden ser completamente analizados y, más relevantemente, no se puede realizar un estudio predictivo de la evolución de la enfermedad. Para superar esto, se emplean diferentes modelos experimentales, desde modelos animales a los sistemas de cultivo celular. Recientemente, los avances en el campo de cultivo celular y la tecnología “lab on a chip” han avanzado aún más en modelar algunas END in vitro. Entre las tecnologías emergentes usando organoides o células madre pluripotentes inducidas (iPS) en cultivos 3D; los dispositivos de microfluidica (MFD) se erigen como una poderosa herramienta para controlar y analizar la neurodegeneración a nivel celular y de red neural12, y, más recientemente, la progresión de proteínas amiloides como αsinucleína; β-amyloide o Tau. El objetivo principal del presente proyecto es reproducir in vitro utilizando MFD redes neurales de regiones susceptibles de sufrir neurodegeneración en AD y EP. Para ello, se emplearán neuronas derivadas de ratones modelos de END o iPS de pacientes. Nos centraremos en los efectos de α-sinucleína y tau. En particular, el uso de MFD nos permitirá i) la recreación de redes neuronales específicas con relevancia en la EA y EP: ii) investigar algunos factores que pueden median en la propagación del proceso neurodegenerativo y iii) supervisar los cambios fisiológicos tempranos y tardíos mediados por proteínas amiloides. Vamos a estudiar cambios en las funciones cruciales neurales (p.e., dinámica de redes neuronales) o la aparición y progresión de las disfunciones neuronales durante la propagación de señales nocivas provocados por estos elementos con el fin de entender su propagación y los efectos específicos sobre poblaciones neuronales concretas.


 

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