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, dependiendo del microambiente en el que se encuentran. Las CT juegan un papel crucial durante el desarrollo de los organismos, así como en el mantenimiento de los tejidos en el estado adulto. Las CT con una variedad más amplia de diferenciación se conocen como pluripotentes porque tienen la capacidad de generar derivados de las tres capas germinales embrionarias: endo, meso y ectodermo. Las CT embrionarias (ES por embryonic stem) son líneas celulares pluripotentes derivadas de la masa celular interna de blastocistos. La cresta neural es una población celular que se genera del ectodermo y que se ha estudiado muy detalladamente en ranas y aves. Uno de los objetivos de este proyecto es investigar si la expresión ectópica y regulada de factores transcripcionales que participan en la inducción de la cresta neural, pueden promover la diferenciación de las células ES de ratón a derivados de la cresta neural. Realizaremos construcciones quiméricas de las proteínas Msx1 o Hes1 con el dominio de transactivación del receptor a glucocorticoides, que permitirá la translocación nuclear luego de agregar dexametasona a las células transfectadas. Por otro lado, durante el desarrollo normal del Sistema Nervioso Central, existe una gran cantidad de señales intra y extracelulares que le permiten a las CT adquirir un fenotipo especializado. Las CT neurales (CTN) obtenidas del Sistema Nervioso presentan un compromiso con su tejido de origen y por lo tanto generan un repertorio limitado de progenie diferenciada (neuronas, astrocitos y oligodendrocitos), por lo que se les conoce como multipotentes. Sin embargo, uno de los problemas más recurrentes es que las CTN generan un número limitado de neuronas. Es por esta razón que el presente proyecto tendrá como objetivo primordial entender cómo actúan algunos de los factores que hemos identificado como inductores de la diferenciación neuronal de CTN, aisladas del cerebro en desarrollo o en estado adulto. En células provenientes de la corteza cerebral fetal, hemos encontrado que Activina A y TGF beta1 inducen diferenciación neuronal. Realizaremos experimentos para identificar las vías intracelulares que se activan después de la activación de receptores; complementariamente realizaremos transfecciones de receptores mutantes que presentan una actividad intrínseca independiente de sus ligandos o bien presentan una actividad negativa dominante sobre los receptores endógenos. Asimismo, planeamos estudiar el papel de estas citocinas in vivo mediante la inyección intrauterina de los factores de crecimiento o antagonistas farmacológicos. Otra sustancia que promueve la diferenciación neuronal de CTN fue identificada recientemente por nuestro grupo de investigación. Los efectos de la histamina sobre CTN de la corteza cerebral se continuarán explorando mediante la medición de los niveles de calcio intracelular y la manipulación embrionaria in utero. También extenderemos nuestras observaciones iniciales de los efectos de histamina sobre la diferenciación dopaminérgica de CTN del mesencéfalo ventral en desarrollo. Por último, probaremos la hipótesis de que los efectos inductores de la diferenciación neuronal de la histamina se preservan en CTN provenientes de las 2 regiones del cerebro que presentan precursores neurales: el hipocampo y la zona subventricular. Estos estudios nos permitirán generar nuevo conocimiento sobre los factores y los procesos involucrados en la diferenciación neuronal, nos permitirán realizar aportaciones para entender mejor las bases celulares y moleculares de los procesos básicos presentes en las CT y eventualmente podrían ser importantes en el diseño de tratamientos dirigidos a regenerar funciones neurales. Complementariamente nos permitirá contribuir a la formación de recursos humanos con un alto grado de especialización._x000D_

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 con apoyo del PAPIIT. En el primer objetivo queremos establecer la participación de los factores de transcripción Msx1 y Hes1 en la inducción y diferenciación de células de la CN en células ES de ratón al realizar transfecciones de construcciones regulables mediante la adición de hormonas. Esto generará información acerca de un compromiso directo de células pluripotentes a derivados de la CN. Asimismo, ahondaremos en los efectos de las citocinas de la familia TGF-beta, así como de aminas biogénicas como la histamina sobre CTN cultivadas e in vivo durante el desarrollo prenatal en la corteza cerebral y el mesencéfalo. Además, probaremos los efectos de histamina en CTN del cerebro adulto. 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. 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 se espera que se gradúen 2 estudiantes de maestría y 3 de doctorado.