Las células troncales (CT) se definen como células auto-renovables que son capaces de permanecer en un estado indiferenciado y simultáneamente poseen la capacidad de diferenciarse a uno o más tipos celulares especializados. Las CT embrionarias (ES por embryonic stem) son líneas celulares derivadas de la masa celular interna de blastocistos y se denominan pluripotenciales por tener la capacidad de diferenciarse a derivados de endo, meso y ectodermo. La cresta neural (CN) es una población celular que se genera del ectodermo y que se ha estudiado muy detalladamente en ranas y aves. El primer objetivo de esta propuesta es investigar si la expresión ectópica y regulable de factores transcripcionales que participan en la formación de la CN, promueve la diferenciación de las células ES de ratón a derivados de la CN. Hemos realizado construcciones quiméricas de las proteínas Msx1 o Hes1 unidas al dominio de transactivación del receptor a glucocorticoides humano, lo que permite su translocación nuclear luego de agregar dexametasona a las células transfectadas. Contamos con clonas de células ES pluripotenciales que expresan Hes1, Msx1 o ambos. Realizaremos la estimulación de estas células con dexametasona y analizaremos si se expresan marcadores moleculares de CN por inmunocitoquímica y RT-PCR. En caso de obtener neuronas del Sistema Nervioso Periférico, se realizarán explantes de intestino para establcer si las células diferenciadas pueden innervar ese tejido. Por otra parte, las CT neurales (CTN) obtenidas del Sistema Nervioso Central generan un repertorio limitado de progenie diferenciada (neuronas, astrocitos y oligodendrocitos), por lo que se les conoce como multipotentes. Sin embargo, la diferenciación neuronal de CTN es poco eficiente. El segundo objetivo de este proyecto es abundar en los mecanismos mediante los cuales la histamina (HA) ejerce sus acciones sobre CTN tanto in vitro como in vivo. En CTN de la corteza cerebral en cultivo, reportamos que la presencia de HA en la fase proliferativa es necesaria para que promueva la diferenciación neuronal. El incremento en el número de neuronas tras el tratamiento con HA se correlaciona con un incremento en el número de divisiones asimétricas y con un aumento en la expresión de los genes prox1 y neurogenina1. Queremos estudiar si la HA induce un aumento en la concentración de calcio citoplasmático. La diferenciación de las CTN se modifica por la expresión de distintos receptores de Factor de Crecimiento Fibrobástico, por lo que evaluaremos si la HA regula transcripcionalmente a estos receptores. Aún cuando HA también induce neurogénesis en CTN del mesencéfalo ventral in vitro, encontramos que disminuye la diferenciación hacia neuronas dopaminérgicas. Estos efectos también se aprecian in vivo al realizar inyecciones intrauterinas de HA en el mesencéfalo. Observamos decrementos de la enzima limitante en la biosíntesis de dopamina, la Tirosina Hidroxilasa, tanto en la expresión del RNA mensajero, como en la cantidad de proteína. Estudiaremos si estos efectos son debidos a un incremento en la muerte celular en esa región cerebral y si otros fenotipos neuronales se ve afectados. Estos estudios nos permitirán generar nuevo conocimiento sobre los factores y los procesos involucrados en la diferenciación neural y entender mejor las bases celulares y moleculares de los procesos básicos presentes en las CT. Complementariamente nos permitirá contribuir a la formación de recursos humanos con un alto grado de especialización.

Esta propuesta está encaminada a abordar aspectos novedosos, tanto in vitro como in vivo, de los proyectos que se están llevando a cabo actualmente en el laboratorio y que se iniciaron gracias al apoyo del PAPIIT. Para la realización de este proyecto utilizaremos células ES de ratón pluripotenciales, o bien CTN multipotenciales presentes en el cerebro en desarrollo, ya sea cultivándolas o estimulándolas in situ, mediante inyecciones intrauterinas. Estudiaremos algunos de los procesos involucrados en la diferenciación neural, tales como la activación regulada de factores transcripcionales, y la estimulación de receptores que sabemos se expresan en las CTN y que desencadenan cascadas intracelulares de señalización que inciden sobre la diferenciación de estas células. En el primer objetivo queremos establecer la posible participación de los factores de transcripción Msx1 y Hes1 en la inducción y diferenciación hacia células de la CN, utilizando células ES de ratón transfectadas con construcciones regulables mediante la adición de hormonas. Como se mencionó en los logros del proyecto IN224210, ya se ha avanzado bastante en la selección de las líneas de células ES transgénicas. Asimismo, ahondaremos en los efectos de la histamina sobre CTN, analizadas en cultivo o in vivo, durante el desarrollo prenatal en la corteza cerebral y el mesencéfalo. En particular estamos interesados en ahondar sobre el efecto de HA sobre las neuronas dopaminérgicas. Estas aproximaciones nos permitirán conocer con detalle algunos de los mecanismos involucrados en la diferenciación neural y pueden ser la base de tratamientos para condiciones neurodegenerativas. Adicionalmente, se establecerá un vínculo académico entre la Dra. Sara Caballero Chacón (Facultad de Veterinaria) y el grupo del Dr. Iván Velasco (Instituto de Fisiología Celular). Es importante mencionar que este proyecto también contribuirá a la formación formal de científicos a través de programas de posgrado de la UNAM. Durante el periodo propuesto el proyecto apoyaría directamente la tesis doctorales de Erika Sánchez Cruz e Itzel Escobedo Ávila, así como la tesis de licenciatura de Fernanda Vargas Romero. Es posible que nuevos alumnos se incorporen al proyecto. De manera indirecta, se apoyarían 1 tesis de maestría (Yolanda Robledo Arratia) y 2 de doctorado (Daniel Cortés Pérez y Oscar Carballo Molina).