ANII | Agencia Nacional de Investigación e Innovación

La lesión de la médula espinal genera la pérdida de funciones sensorio-motoras y autónomas que limitan severamente la calidad de vida irreversiblemente. Por tanto, el estudio de modelos animales capaces de regenerar la médula tras una lesión puede aportar pistas al desarrollo de terapias. En particular, la tortuga Trachemys scripta elegans posee la capacidad de reconectar la médula espinal con una recuperación funcional significativa. Nuestro grupo ha contribuido al estudio de los mecanismos celulares y moleculares subyacentes a esta capacidad endógena de reparación. Mediante el análisis de datos transcriptómicos hemos definido el rol de más de 1000 genes que afectan funciones diversas como respuesta a hipoxia, la matriz extracelular, proliferación y muerte celular, respuesta inmune e inflamación, en un contexto de lesión. De particular interés, encontramos que la mayoría de los cambios génicos y mecanismos moleculares destacados en tortuga son compartidos con el ratón, lo cual refuerza la importancia de Trachemys como modelo. Sin embargo, la comprensión de los mecanismos se beneficiaría grandemente con el discernimiento de los tipos celulares involucrados en el proceso de reparación. El avance de las tecnologías de secuenciación de célula única nos permite encarar este desafío. En este proyecto proponemos la obtención de transcriptomas de núcleo-único (snRNAseq) para la caracterización de los tipos celulares presentes en la médula espinal de T. scripta elegans. La obtención de este atlas celular es de por si de alto interés. Adicionalmente, permitirá su comparación con los atlas de ratón ya disponibles, así como el re-análisis por deconvolución de nuestros datos de RNAseq. La experiencia ganada en la manipulación, obtención y análisis de datos snRNAseq para Trachemys, sentará las bases para el uso de tecnologías de célula única (en nuestro grupo y el país) y nos permitirá plantearnos futuros experimentos de lesión en este modelo, así como en otros (ratón).

Las lesiones traumáticas de la médula espinal causan pérdidas funcionales graves y permanentes en humanos. La tortuga Trachemys scripta elegans (TSE), un vertebrado amniota evolutivamente más cercano al humano que otros modelos regenerativos, recupera la función tras una sección completa de la médula espinal. Estudiar cómo lo logra puede aportar pistas para futuras terapias. El objetivo central de este proyecto fue construir, mediante transcriptómica de núcleo único (snRNA-seq), un atlas de los tipos celulares de la médula espinal de TSE, y combinarlo con datos de expresión global (bulk RNA-seq) de la respuesta a la lesión para entender qué células participan en la regeneración y cómo se diferencian del modelo no regenerante (ratón). Durante el proyecto se puso a punto un protocolo de aislamiento de núcleos adaptado a la tortuga y, de forma destacada, se internalizó en Uruguay todo el flujo de trabajo de célula única (aislamiento y preparación de bibliotecas), tras la instalación del equipo iX Chromium de 10X Genomics en el Institut Pasteur de Montevideo. Se mejoró la anotación del genoma de referencia de TSE, en particular, las regiones 3UTR, paso clave para analizar correctamente los datos. Se generaron primeras versiones anotadas de los atlas celulares de las regiones lumbares y torácicas, y se caracterizó en detalle la dinámica temporal de la respuesta a la lesión a partir del bulk RNA-seq. Los resultados muestran que TSE apaga rápidamente la respuesta inflamatoria y reactiva de forma coordinada los programas de reconstrucción neural, a diferencia de la inflamación crónica del ratón. Más allá de los resultados biológicos, el proyecto consolidó capacidades nacionales pioneras en transcriptómica de célula única, formó recursos humanos y abrió nuevas líneas de investigación, así como colaboraciones regionales e internacionales.