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Células madre, neurogénesis y neurodegeneación
Células madre, neurogénesis y neurodegeneración
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Investigación
La investigación de nuestro grupo se centra en estudiar los mecanismos celulares, moleculares y genéticos implicados en tres procesos fundamentales: 1) la diferenciación y maduración de neuronas y astrocitos humanos a partir de iPSCs derivadas de sujetos sanos; 2) las alteraciones de estos eventos que podrían dar lugar a trastornos del neurodesarrollo y/o participar en la etiología inicial de la enfermedad de Parkinson (EP) y enfermedad de Alzheimer (EA); y 3) la neurodegeneración que tienen lugar en dichas enfermedades, y la búsqueda de nuevos mecanismos y dianas moleculares en neuronas y glía derivadas de iPSCs de pacientes.
Líneas de investigación
1) Estudiar los mecanismos de neurodegeneración y neuroprotección en la enfermedad de Parkinson (EP) y en la enfermedad de Alzheimer (EA) mediante tecnologías basadas en células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSCs).
1.1. Estudiar el impacto de las mutaciones en el gen GBA1 (factores de riesgo de la enfermedad de Parkinson esporádica), el alelo APOE-ε4 (factor de riesgo de la enfermedad de Alzheimer esporádica) y la mutación G206D-PSEN1 (factor causante de la EA familiar), sobre la diferenciación y maduración de neuronas y glía. Utilizamos cultivos 2D (cultivos neuronales, cultivos de astrocitos y co-cultivos neurona-astrocito) y trasplantes, y estableceremos cultivos 3D (organoides cerebrales derivados de hiPSC).
1.2. Investigar la disfunción celular y la neurodegeneración asociada a la EP y la EA mediante cultivos 2D y 3D y trasplantes.
1.3. Encontrar nuevas dianas moleculares y estrategias para restaurar los fenotipos neuronales y astrocíticos sanos en la EP y la EA. Buscaremos dianas moleculares y analizaremos cerebros de pacientes con EP y EA para confirmar la expresión in vivo de las dianas propuestas.
2) La regulación de la neurogénesis, la gliogénesis y la maduración celular estudiada a partir de células madre neurales (NSCs) de ratón y de hiPSCs utilizando métodos de cultivo celular e in vivo.
2. 1. Estudiar el papel del factor de crecimiento similar a la insulina I (IGF-I) y el factor de transcripción Tbr1 en la neurogénesis, la gliogénesis y en los trastornos del neurodesarrollo (trastorno del espectro autista, concretamente).
2.2. Explorar, mediante múltiples aproximaciones, incluida las ómicas, los mecanismos que regulan la diferenciación y maduración de neuronas humanas (dopaminérgicas, hipocampales y cerebro corticales) y de astrocitos derivados de hiPSCs.
Aportaciones de nuestro grupo:
1) Aislamiento de células del BO embrionario y adulto con características de células madre neurales que generan neuronas maduras en cultivo e in vivo.
2) Resultados de nuestro laboratorio sugieren que células progenitoras del BO embrionario (que expresan Dlx2 y Pax6) contribuyen a la generación de neuronas GABAérgicas y dopaminérgicas in vivo.
3) El factor de crecimiento IGF-I y la fosfatasa PTEN regulan la proliferación y diferenciación de células madre de bulbo olfatorio mediante el control de los niveles de P-AKT.
4) Nuestros estudios indican que el IGF-I podría tener un importante papel durante la migración e incorporación de nuevas neuronas desde la ZSV al BO.
5) La expresión del factor de transcripción Tbr1 parece clave para la regulación de neuronas y células de la glía a partir de células madre y progenitores neurales.
Aproximaciones experimentales
- Cultivos de células madre neurales embrionarias y adultas.
- Cultivos de neuronas para estudios de diferenciación y sinaptogénesis.
- Cultivos de rodajas para estudios de migración
- Empleo de ratones transgénicos y Knockouts
- Trasplantes celulares en el cerebro embrionario, postnatal y adulto.
- Sobre-expresión de factores de transcripción en células madre y progenitoras in vivo y en cultivo. Separación celular. Análisis de expresión génica.
- Aislamiento y reprogramación de fibroblastos humanos en células iPS y neuronas.
- Obtención de células iPS a partir de fibroblastos humanos. Generación de neuronas a partir de dichas células iPS.
Personal
Carlos Vicario Abejón
Investigador Científico del CSIC e Investigador Principal
Rebeca Vecino Pérez
Investigador Postdoctoral
Francisco José Fernández Acosta
Investigador Predoctoral
Daniel Flores Téllez
Becario JAE-Intro
María Galán Vázquez
Estudiante de Máster
Miriam Sánchez Calvo
Estudiante de Máster
Publicaciones
Publicaciones de los últimos 10 años
NOTA: A LO LARGO DE MI CARRERA INVESTIGADORA, HE FIRMADO MIS ARTÍCULOS COMO CARLOS VICARIO Y COMO CARLOS VICARIO-ABEJÓN.
- 1. Costa-Laparra I, Juárez-Escoto E, Vicario C, Moratalla R*, García-Sanz P* (2023). APOE epsilon4 allele, along with G206D–PSEN1 mutation, alters mitochondrial networks and their degradation in Alzheimer’s disease. Frontiers in Aging Neuroscience 15: 1087072 (pages 1-19). doi: 10.3389/fnagi.2023.1087072. PMID: 37455931. F.I. = 5.70. Q1.
- 2. Herrero-Labrador R*, Fernández-Irigoyen J*, Vecino R*, González-Arias C, Ausín K, Crespo I, Fernández Acosta FJ, Nieto-Estévez V, Román MJ, Perea G, Torres-Alemán I, Santamaría E, Vicario C (2023). Brain IGF-I regulates LTP, spatial memory and sexual dimorphic behavior. Life Science Alliance 6: e202201691 (pages 1-19). doi: 10.26508/lsa.202201691. PMID: 37463753. F.I. = 5,78. Q1.
- 3. Fernández Acosta FJ, Luque-Molina, I, Vecino R,…, Vicario C. (2022) Morphological diversity of Calretinin interneurons generated from adult olfactory bulb core neural stem cells. Frontiers in Cell and Developmental Biology 10: 932297. https://doi.org/10.3389/fcell.2022.932297. PMID: 35846352. I.F. = 6,08. Q1
- 4. Crespo I, Pignatelli J, Kinare V, Méndez-Gómez HR,…, Tole S, Vicario C. (2022 Jul 4) Tbr1 misexpression alters neuronal development in the cerebral cortex. Molecular Neurobiology. https://doi.org/10.1007/s12035-022-02936-x. PMID: 35781633. I.F. = 5,59. Q1
- 5. Li L, …, Vicario C. , Silvia K.,…, Mira H, Morales AV. (2022). SoxD genes are required for adult neural stem cell activation. Cell Reports 38, 110313. I.F. = 9,42. Q1
- 6. Nieto-Estévez V, Defteralı C, Vicario C. (2022). Distinct effects of BDNF and NT-3 on the dendrites and presynaptic boutons of developing olfactory bulb GABAergic interneurons in vitro. Cellular and Molecular Neurobiology 42(5):1399-1417. https://doi.org/10.1007/s10571-020-01030-x. PMID: 33392918. I.F. = 5,05. Q1
- 7. Defteralı C, …, Vicario C. Neural stem cells in the adult olfactory bulb core generate mature neurons in vivo (2021). Stem Cells https://doi.org/10.1002/stem.3393. PMID: 33963799. I.F. = 6,02. Q1.
- 8. Schmid B, …, Vicario C. , …,Cabrera-Socorro A (2021). Generation of a set of isogenic iPSC lines carrying all APOE genetic variants (Ɛ2/Ɛ3/Ɛ4) and knock-out for the study of APOE biology in health and disease. Stem Cell Research 52: 102180 (pp. 1-5). https://doi.org/10.1016/j.scr.2021.102180. PMID: 33556820. I.F. = 4,49. Q1.
- 9. Rodríguez-Traver E, Díaz-Guerra E,…, Vicario C. (2020). A collection of three integration-free iPSCs derived from old male and female healthy subjects. Stem Cell Research 42: 101663 (pp. 1-6). https://doi.org/10.1016/j.scr.2019.101663. PMID: 31794941. I.F. = 4,49. Q1.
- 10. Díaz-Guerra E,…, Vicario C. (2019). A collection of four integration-free iPSC lines derived from diagnosed sporadic Alzheimer´s disease patients with different APOE alleles. Stem Cell Research 39: 101522 (pp. 1-6). https://doi.org/10.1016/j.scr.2019.101522. PMID: 31401456. I.F. = 4,49. Q1.
- 11.Rodríguez-Traver E,…, Moratalla R, Vicario C. (2019). A collection of integration-free iPSCs derived from Parkinson´s disease patients carrying mutations in the GBA1 gene. Stem Cell Research 38: 101482 (pp. 1-6). https://doi.org/10.1016/j.scr.2019.101482. PMID: 31203165. I.F. = 4,49. Q1.
- 12. García-Sanz P,…, Vicario C. , Moratalla R (2018). Cholesterol and multilamellar bodies: Lyosomal dysfunction in GBA-Parkinson disease. Autophagy 14:717-718. PMID: 29368986. I.F. = 11,06. Q1 and D1.
- 13. García-Sanz P,…, Vicario C. #, Moratalla R# (Co-Senior authors) (2017). N370S-GBA1 mutation causes lysosomal cholesterol accumulation in Parkinson´s Disease. Movement Disorders 32:1409-1422. PMID: 28779532. I.F. = 8,32. Q1 and D1.
- 14. Defterali C, …, Vicario-Abejón C. (2016). Thermally reduced graphene is a permissive material for neurons and astrocytes and de novo neurogenesis in the adult olfactory bulb in vivo. Biomaterials 82:84-93. PMID: 26751821. I.F. = 8,89. Q1 and D1.
- 15. Nieto-Estévez V, …, Vicario-Abejón C. (2016). Brain insulin-like growth factor-I directs the transition from stem cells to mature neurons during postnatal/adult hippocampal neurogenesis. Stem Cells 34:2194-2209. PMID: 27144663. I.F. = 5,64. Q1 and D1.
- 16. Nieto-Estévez V, Defterali Ç, Vicario-Abejón C. (2016). IGF-I: A key growth factor that regulates neurogenesis and synaptogenesis from embryonic to adult stages of the brain. Frontiers in Neuroscience 10: article 52; (pages 1-9). PMID: 26941597 I.F. = 5,15. Q1.
- 17. Rodríguez-Traver E, …, Moratalla R, Vicario-Abejón C. (2016). Role of Nurr1 in the generation and differentiation of dopaminergic neurons from stem cells. Neurotoxicity Research 30:14-31. PMID: 26678495. I.F. = 3,14. Q1.
- 18. Defterali C, Verdejo R, …, López-Manchado MA, Vicario-Abejón C. (2016). In vitro evaluation of biocompatibility of uncoated thermally reduced graphene and carbon nanotube-loaded PVDF membranes with adult neural stem cell-derived neurons and glia. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology 4: Article 94 (pages 1-19). PMID: 27999773. I.F. = 4,36. Q1 y D1.
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Tesis Doctorales dirigidas
TÍTULO: “Células multipotentes y progenitores en el Sistema Nervioso Central: Señales de supervivencia y diferenciación durante el desarrollo”. NOMBRE DEL DOCTORANDO: Mª José Yusta Boyo. PRESENTACIÓN Y DEFENSA: 24-septiembre-2003. Calificación: Sobresaliente cum laude por unanimidad.
TÍTULO: “Generación de interneuronas GABAérgicas y dopaminérgicas a partir de células madre y precursores de bulbo olfatorio embrionario y adulto”. NOMBRE DEL DOCTORANDO: Eva Vergaño Vera. PRESENTACIÓN Y DEFENSA: 3-octubre-2006. Calificación: Apto cum laude por unanimidad.
TÍTULO: “Rutas de señalización moduladoras de proliferación y diferenciación en células madre y precursores neurales”. NOMBRE DEL DOCTORANDO: Gaizka Otaegi García. PRESENTACIÓN Y DEFENSA: 19-octubre-2006. Calificación: Sobresaliente cum laude por unanimidad.
TÍTULO: “Factores de transcripción en el desarrollo del telencéfalo: Efectos de Tbr1 y Gsx2 en células madre y progenitores neurales”. NOMBRE DEL DOCTORANDO: Héctor Rubén Méndez Gómez. PRESENTACIÓN Y DEFENSA: 21-diciembre-2009. Calificación: Sobresaliente cum laude por unanimidad.
TÍTULO: “Papel de IGF-I en la migración y neurogénesis de la zona subventricular y el bulbo olfatorio”. NOMBRE DEL DOCTORANDO: Anahí Hurtado Chong. PRESENTACIÓN Y DEFENSA: 27-abril-2010. Calificación: Sobresaliente cum laude por unanimidad.
TÍTULO: “Factores extracelulares y células madre neurales: Efectos de FGF-2, EGF, IGF-I y Neurotrofinas durante la neurogénesis y sinaptogénesis”. NOMBRE DEL DOCTORANDO: Vanesa Nieto Estévez. PRESENTACIÓN Y DEFENSA: 14-mayo-2013. Calificación: Apto cum laude por unanimidad.
TÍTULO: “Sudying the neurogenic potential of local progenitors in the adult olfactory bulb and their biocompatibility with graphene”. NOMBRE DEL DOCTORANDO: Çagla Defterali. PRESENTACIÓN Y DEFENSA: 3-julio-2015. Calificación: Sobresaliente cum laude por unanimidad.
TÍTULO: “Generation and differentiation of dopaminergic neurons from mouse multipotent and human induced pluripotent stem cells to study Parkinson´s disease”. NOMBRE DEL DOCTORANDO: Eva Rodríguez Traver. PRESENTACIÓN Y DEFENSA: 13-septiembre-2017. Calificación: Sobresaliente cum laude.
Financiación
Ministerio de Ciencia e Innovación. Gobierno de España
Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
CIBERNED, CIBER, INSTITUTO DE SALUD CARLOS III (ISCIII)
Unión Europea
Comunidad de Madrid
Fundación Ramón Areces
Centro de investigación en neurociencias dependiente del CSIC. Fundado en 1920 y dirigido en sus inicios por Santiago Ramón y Cajal. Referente mundial en el estudio del cerebro. Depositario del Legado Cajal.
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