NEUROCIENCIA

GENOMA HUMANO

Servicio de Neurobiología Investigación

Hospital Ramón y Cajal

BIOINFORMÁTICA

1) Acumulación de proteínas anómalas

• huntingtina en EH (Gusella y Macdonalds 2006)

• α-sinucleina en EP… (Li y cols 2004)

• β-amiloide y tau en EA (Grundke-Iqbal y cols 1986)

• “tau” en Taupatías…

2) Diagnóstico y clínica compleja en etapas iniciales y tardías

• Aparición de demencia en etapas finales de EP…• Demencias con acúmulos de α-sinucleína…• Uso de mutantes para diagnóstico temprano

Neurociencia: Aspectos comunes en neurodegeneración

α-sinucleina

huntingtina

INTRODUCCIÓN: Enfermedad de Alzheimer

1ª E. Neurodegenerativa

• Espontánea• Familiar

Formación placas proteína amiloide

1ª E. Neurodegenerativa

• Espontánea• Familiar

Formación placas proteína amiloide

Neurodegeneración progresiva

Ovillos neurofibrilares proteína Tau

INTRODUCCIÓN: Enfermedad de Alzheimer

Enfermedad Parkinson

2º E. Neurodegenerativa

Factores genéticos Desencadenantes ambientales

Pérdida de neuronas dopaminérgicas, cuerpos Lewy

Pérdida de DA > 80% Estriado

Bradiquinesia, rigidez, temblor... Déficit cognitivos, depresión...

INTRODUCCIÓN: Enfermedad de Parkinson

Factores GenéticosFactores Ambientales

•Manganeso•MPTP

•Rotenona•Paraquat•Virus, EP

postencefalítico “El 15 % de los pacientes tiene parientes afectados” Gowers 1900

Alteraciones en diferentes genes provocan EP

hereditaria

+

Causas de la pérdida de neuronas DAérgicas en EP:

• disfunción mitocondrial• aumento del estrés oxidativo• fallo de los sistemas de degradación de proteínas• activación microglial

NEUROCIENCIA

Métodos de trabajo

Servicio de Neurobiología Investigación

Hospital Ramón y Cajal

1) ¿“IN SILICO”?

2) IN VITRO

• Líneas establecidas (líneas “inmortalizadas”, tumorales)

• Cultivos primarios (embrionarios)

• “Esplantes” celulares (procedentes de tejidos “accesibles”)

Investigación: Modelos de estudio

3) MODELOS ANIMALES

- APPswe modelo de Alzheimer

- PK-KO modelo de Parkinson

- R6/1 modelo de Huntington

- Tau modelo de Taupatías

Investigación: Modelos de estudio

3) MODELOS ANIMALES

- APPswe modelo de Alzheimer

- PK-KO modelo de Parkinson

- R6/1 modelo de Huntington

- Tau modelo de Taupatías

Investigación: Modelos de estudio

PK-KO / TauAPP / PK-KOR61 / PK-KO

MATERIAL Y MÉTODOS: Comportamiento

Control peso, postura…

Longitud pisadas

Rota-Rod

Acti-Track

Y-Maze

Aversiones…

Cátodo (-)Ánodo (+) Membrana

Anticuerpo primario

Anticuerpo Secundario

Sustrato fluorescente

Producto

insoluble

MATERIAL Y MÉTODOS: Western Blot

RESULTADOS: Agregados de β-amiloide (WB)

WT

APP

APP/P

K +

/-

PK +

/-

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4**

***

-A

mylo

id /

-acti

na

APP

APP/P

K +

/-

0.0

0.1

0.2

0.3

-A

mylo

id /

-acti

n

40 KDa 80 KDa

52 kDa

70 kDa

24 kDa

38 kDa

β-actin

• Mayor expresión de APP “endógeno” (40 KDa) en líneas APP y APP-PK

• Similar expresión de inserto humano mutado en APP y APP-PK (80 KDa)

Modelo APP-PK

MATERIAL Y MÉTODOS: Preparación muestras IHQ y WB

WB y ELISA

Preparación de las muestras

Homogenado hemicerebro

PBS + inhibidores

GUANIDINA

PBS + Inhibidores

ELISA Fracción Soluble β-Amiloide

Western Blot

ELISA Fracción Total β-Amiloide

Modelo APP-PK

Western Blot

Histología

MBL β-amiloide (39-42) Abcam β-amiloide (1-42) Anti GFAP Anti tau-5 TUNEL

β-amiloide TUNEL+

GFAPTauHoescht

RESULTADOS: Placas de β-amiloide en corteza, APP-PK+/-1

2-m

ese

s1

6-m

ese

s WT APP/ PK+/- PK+/-

WT APP/ PK+/- PK+/-

APP

APP

Modelo APP-PK

RESULTADOS: Reacción astroglial, TUNEL

WT

APP PK+/- PK+/-

AP

P

Modelo APP-PK

GFAP, Hoescht, Tau5

WT

APP APP+

WT+

Mezcla

TUNEL+ Hoescht

Célula normal TUNEL+

NEUROCIENCIA

¿“In Silico”?

Servicio de Neurobiología Investigación

Hospital Ramón y Cajal

Servicio de Neurobiología Investigación

Hospital Ramón y Cajal

GENOMA HUMANO

Genética

Servicio de Neurobiología Investigación

Hospital Ramón y Cajal

Servicio de Neurobiología Investigación

Hospital Ramón y Cajal

1) Ciencia “nueva”, muy reciente.

• 1919 Levene, bases nitrogenadas

• Astbury 1937 (estructura regular)

• 1940 chargaff

• 1953 Watson, Franklin y Crick

2) Errores en divulgación / interpretación

• Mendel

• “Gen egoista” (Richard Dawkins)

• Valoración hexones / intrones y %

• Divulgación errónea (Ética)

Servicio de Neurobiología Investigación

Hospital Ramón y Cajal

Servicio de Neurobiología Investigación

Hospital Ramón y Cajal