Proyectos de investigación

Este proyecto de investigación tiene dos grandes objetivos:

1: Obtención de neuronas dopaminérgicas maduras a partir de células iPS derivadas de enfermos de Parkinson. Estudio de las alteraciones causadas por las mutaciones N370S y L444P en GBA1.

Resultados de la Actividad 1: Hemos obtenido neuronas dopaminérgicas (DA) funcionales a partir de las 8 líneas de células madre pluripotentes inducidas (células iPS o iPSCs) derivadas de pacientes de Parkinson portadores de mutaciones en el gen GBA1 y de sujetos sanos. Las características de las iPSCs se describen en nuestros artículos (Rodríguez-Traver…Vicario, 2019a,b y Rodríguez-Traver…Vicario, 2020). Este año 2020, hemos a) terminado el estudio del efecto de las mutaciones sobre la morfología de las neuronas dopaminérgicas (tirosina hidroxilasa positivas/TH+) analizada con el método de Sholl y b) analizado las respuestas eléctricas específicas de dichas neuronas.

Resultados de la Actividad 2: 

A) El aumento en la cantidad y agregación de alfa-sinucleína y los cambios en la distribución neuronal de esta proteína son signos neuropatológicos de la enfermedad de Parkinson. Hemos abordado de tres maneras las posibles alteraciones de alfa-sinucleína en nuestros cultivos neuronales: a) cuantificación, por ELISA, de la cantidad de alfa-sinucleína liberada al medio de cultivo; b) análisis, por microscopía confocal, de la presencia de agregados ectópicos de alfa-sinucleína en las dendritas y cuerpo neuronal, que son significativamente más evidentes en neuronas con la mutación GBA1-N370S y c) hemos observado, mediante microscopía electrónica, que las dos mutaciones estudiadas promueven la formación de inclusiones neuronales similares a los cuerpos de Lewy, que nos proponemos caracterizar mediante inmunotinción con anticuerpos específicos. Por tanto, creemos haber demostrado que nuestros cultivos de neuronas dopaminérgicas (derivadas de iPSCs) son un buen modelo para estudiar la enfermedad de Parkinson a nivel celular, molecular y genético. Finalmente, hemos revisado en dos artículos aspectos claves de los mecanismos patológicos de la alfa-sinucleína y el colesterol en la enfermedad de Parkinson (Gómez-Benito et al., 2020; García-Sanz et al., 2020).

B) La microscopía electrónica también nos ha permitido detectar alteraciones, en la estructura de las dendritas, así como de varios orgánulos: aparato de Golgi, retículo endoplásmico, mitocondrias, lisosomas y autofagosomas en neuronas portadoras de las mutaciones en GBA1.

C) Además, hemos observado que la dopamina y el receptor D1R regulan la morfología y/o la densidad de espinas dendríticas de las neuronas estriatales de proyección (o medium spiny neurons, en inglés) que son inervadas por las neuronas dopaminérgicas de la sustancia nigra (Alberquilla et al., 2020; Suárez et al., 2020).

2: Rescate del posible fenotipo atribuible a las mutaciones en GBA1 mediante la aplicación de moléculas con actividad chaperona.

Resultados de la Actividad 4: Hemos llevado a cabo experimentos con el objetivo de corregir o rescatar las alteraciones en alfa.sinucleína incubando los cultivos neuronales con ambroxol y arimoclomol. Estas moléculas poseen actividad chaperona y pueden incrementar la actividad glucosilceramidasa, de modo que serían candidatas para prevenir y/o disminuir la neurodegeneración causada por las mutaciones en GBA1. Aunque hemos analizado y cuantificado gran parte de los resultados obtenidos, tenemos pendiente finalizar todo el trabajo en los próximos meses.