Regulation of cerebral cortex size and folding by expansion of basal progenitors

La evolución del cerebro de mamíferos conllevó un aumento formidable del tamaño de la corteza cerebral, incluyendo su expansión radial y tangencial, y la formación de pliegues. Se ha propuesto que varios subtipos de células progenitor y células madre neurales contribuyen de forma diferente en la regulación del grosor o el plegamiento de la corteza cerebral durante el desarrollo, pero su función específica no ha sido demostrada. Aunque los mecanismos de desarrollo que subyacen la expansión y el plegamiento de la corteza cerebral permanecen esencialmente desconocidos, dos estudios complementarios realizados recientemente por el laboratorio del Dr. Víctor Borrell en colaboración con los laboratorios del Dr. Calegari y la Dra. Götz representan pasos fundamentales hacia nuestra comprensión de la regulación de dichos mecanismos.

El primer estudio, publicado en EMBO J, muestra que la expansión controlada de progenitores basales unipotentes en embriones de ratón da lugar a megalencefalia, con incremento en superficie de la corteza cerebral, pero no a plegamiento cortical. Por el contrario, la expansión de células de Glia Radial multipotentes en el hurón, girencefálico de forma natural, es suficiente para provocar la formación de pliegues adicionales. En ambos modelos, los cambios ocurren manteniendo la integridad estructural de la corteza, con sus seis capas celulares. Esta es la primera demostración de funciones específicas y distintas para subtipos de progenitores basales en la regulación del tamaño y plegamiento de la corteza cerebral durante el desarrollo.

El segundo estudio, publicado en Cell, muestra la identificación de la proteína asociada a DNA Trnp1 como regulador principal de la expansión y plegamiento de la corteza cerebral. Experimentos de ganancia y pérdida de función en la corteza cerebral del ratón in vivo demuestran que niveles altos de Trnp1 promueven la auto-renovación de las células madre neuronales y la expansión lateral de la corteza. Por el contrario, niveles inferiores promueven la expansión radial, aumentando el número de progenitores intermedios y de células de Glia Radial basales, que conlleva el plegamiento de la corteza cerebral del ratón, normalmente sin pliegues. Más aún, los niveles de expresión de TRNP1 varían entre distintas regiones de la corteza cerebral de fetos humanos, anticipando la expansión radial o tangencial de dichas regiones. Por tanto, la regulación dinámica de Trnp1 es crítica para controlar la expansión tangencial y radial de la corteza cerebral en mamíferos.