Dra. Lorena Varela: La importancia de la generación de neuronas en el cerebro adulto

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La neurogénesis corresponde al proceso por el cual se producen nuevas neuronas en el cerebro. Si bien se encuentra más activa durante la gestación y la infancia, también se ha demostrado que en la edad adulta siguen produciéndose neuronas en zonas específicas del cerebro.

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En este contexto, la Dra. Lorena Varela-Nallar, investigadora del Centro de Investigaciones Biomédicas (CIB) de la Universidad Andrés Bello, estudia los mecanismos que regulan la neurogénesis en el cerebro adulto, específicamente en la zona del hipocampo, estructura cerebral asociada al aprendizaje y memoria.

“En nuestro laboratorio estudiamos el papel que juega la vía de señalización WNT en las diferentes etapas de la neurogénesis hipocampal. Esta vía de señalización tiene diversas funciones durante el desarrollo del sistema nervioso y es también fundamental en el cerebro adulto”, explica la investigadora del CIB.

De la misma forma, la Dra. Varela-Nallar destaca que el trabajo que lidera ya ha logrado hitos fundamentales. “Hemos establecido nuevos componentes de la vía de señalización WNT que son relevantes para el proceso de diferenciación de células madres neuronales y para la migración de las nuevas neuronas en el giro dentado del hipocampo”.

Según plantea la investigadora, alteraciones en la neurogénesis adulta están asociadas a enfermedades neurodegenerativas y neuropsiquiátricas. Es por esto que el objetivo principal de este trabajo es establecer nuevos blancos moleculares que sean relevantes en este proceso.

“Una vez que identifiquemos nuevas moléculas involucradas, podremos intervenir mediante herramientas moleculares y farmacológicas para estudiar distintos aspectos de este proceso, así como también caracterizar en más detalles el papel que juega la vía de señalización WNT en el hipocampo adulto”.

Además, la Dra. Lorena Varela-Nallar expone que “hemos nuevos estímulos fisiológicos y farmacológicos capaces de estimular la neurogénesis en un modelo de la enfermedad de Alzheimer. Estos avances son de gran relevancia, ya que pueden ser la base para el diseño de futuras terapias”, destaca la académica de la Universidad Andrés Bello.

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The importance of neurogenesis in the adult brain

Neurogenesis is the process by which new neurons are produced in the brain. While this process is most active during gestation and infancy, adults continue to generate neurons in specific zones of the brain.

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Dr. Lorena Varela-Nallar, researcher for the Center for Biomedical Research (CIB), Faculty of Biological Sciences at Universidad Andrés Bello, is studying the mechanisms that regulate neurogenesis in the adult brain.

Specifically, Dr. Varela-Nallar’s research is focused on the hippocampus, the brain structure associated with learning and memory.

“In our laboratory, we are studying the role played by the WNT signaling pathway in the different stages of hippocampal neurogenesis. This signaling pathway plays diverse roles during the development of the nervous system and is also fundamental in the adult brain,” explains Dr. Varela-Nallar.

Dr. Varela-Nallar highlights that this research has already resulted in fundamental milestones. “We have identified new components in the WNT signaling pathway that are relevant to the differentiation of neuronal stem cells and for the migration of new neurons in the dentate gyrus of the hippocampus”.

According to Dr. Varela-Nallar, alterations in adult neurogenesis are associated with neurodegenerative and neuropsychiatric diseases. Due to this, the primary objective of her group’s research is to identify new molecular targets that are relevant to neurogenesis.

“Once we identify new molecules involved [in neurogenesis], we will be able to intervene with molecular or pharmacological tools to study the distinct aspects of this process. Likewise, we will be able to characterize in greater detail the role that WNT signaling pathway plays in the adult hippocampus”.

Dr. Lorena Varela-Nallar concludes by saying, “We have developed new physiological and pharmacological stimuli able to promote neurogenesis in a model for Alzheimer’s disease. These advances are highly significant as they could act as the basis for designing future therapies”.

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Dr. Martín Montecino: Descubriendo la clave de la formación ósea

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La formación del tejido óseo es un proceso que comienza en la gestación y que acompaña al ser humano toda su vida. De ella dependen las características óseas que la persona tendrá, incluyendo la capacidad regeneradora de tejidos en caso de accidentes o enfermedades que impliquen rupturas. Incluso determina si su esqueleto le permitirá ser más alto o más bajo que el resto de sus pares.

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En este proceso de formación de tejido óseo participa una proteína llamada CEBPb, la cual cumple un papel importante como promotor de la formación de las células que luego constituirán huesos y esqueleto. No obstante, la ciencia aún no conoce con exactitud la forma en la que esta proteína actúa.

En este contexto, el Dr. Martín Montecino, director del Centro de Investigaciones Biomédicas de la Universidad Andrés Bello, lidera una investigación que busca determinar la función que la proteína CEBPb cumple en el proceso, definiendo los mecanismos precisos a través de los cuales actúa dentro de las células.

“Nuestra hipótesis se basa en que esta proteína interviene desde una etapa muy inicial de la diferenciación ósea, promoviendo que se formen las células que luego constituirán los huesos en sistemas mamíferos. De esta manera, proponemos que la función de esta proteína es muy importante en determinar qué células serán competentes para constituir el tejido óseo, ayudando también luego a la mantención de un esqueleto fuerte y sano durante la vida del individuo”, explica el Dr. Montecino.

Asimismo, el académico de las Facultades de Ciencias Biológicas y Medicina de la UNAB agrega que “esta proteína funciona en el núcleo de la célula, donde interactúa con el ADN, promoviendo e inhibiendo la expresión de distintos genes, lo que permite dotar a estas células del ambiente necesario para su correcto funcionamiento dentro del tejido óseo”.

La investigación del Dr. Martín Montecino recibe financiamiento a través de Fondecyt y en ella participan estudiantes del Doctorado en Biociencias Moleculares y del Doctorado en Biotecnología, ambos programas dictados por la Universidad Andrés Bello. Además a través de este proyecto, se forman como tesistas, estudiantes de las carreras de Bioquímica e Ingeniería en Biotecnología de la UNAB.

Finalmente, el Dr. Montecino agrega que a partir de los resultados de esta investigación se podrán definir nuevos marcadores moleculares que permitan identificar capacidades y deficiencias entre los distintos individuos, para formar un buen tejido óseo. Esto podría llegar a facilitar un reconocimiento temprano de algunas patologías que involucran al tejido óseo y abrir nuevas alternativas para controlarlas eficazmente.

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Searching for the key to bone formation

Bone formation begins during gestation and continues throughout life. A person’s bone properties, such as regenerative abilities following an accident or bone breakage as a result of disease, depend on this process. Bone formation even affects height, determining if a person will be shorter or taller than their peers.

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The protein CEBPb participates in bone formation by promoting the generation of cells that construct bones and the skeleton. However, science still does not known exactly how this protein exerts its role.

It is within this context that Dr. Martín Montecino, Director for the Center of Biomedical Research , Faculty of Biological Sciences at Universidad Andrés Bello, is leading a study that aims to determine the role that CEBPb performs in bone formation, defining the precise mechanisms through which this protein acts within cells.

“Our hypothesis is based on the fact that this protein intervenes from a very early stage of bone differentiation, promoting the formation of cells that will later constitute bones in mammals. Therefore, we propose that the function of this protein is very important in determining if cells will be competent in constructing osseous tissue, in addition to later helping to maintain the skeleton strong and healthy throughout an individual’s lifetime,” explains Dr. Montecino.

Moreover, Dr. Montecino states that, “this protein functions in the nucleus of the cell, where it interacts with the DNA to promote or inhibit the expression of distinct genes. This grants cells the environment needed for proper functioning within osseous tissue”.

The research carried out by Dr. Martín Montecino is financed through Fondecyt and is supported by doctoral students in the fields of Molecular Biosciences and Biotechnology, both programs offered by the Universidad Andrés Bello. This project also trains undergraduate thesis students from the Biochemistry and Biotechnology Engineering programs of the University.

Dr. Montecino concludes that the results of this research will define new molecular markers for identifying the personal and differentiated abilities of individuals to form bone. This could result in the early identification of pathologies that affect osseous tissue and open new alternatives for the efficient control of these diseases.

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Dr. Jimmy Stehberg: El impacto del estrés en el cerebro humano

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Si bien a lo largo de la historia moderna,  la neurociencia ha logrado grandes avances, el cerebro humano continúa escondiendo intrigantes misterios.  En este contexto, el Dr. Jimmy Stehberg, académico del Centro de Investigaciones Biomédicas de la Universidad  Andrés  Bello, lidera diversas líneas de investigación que tienen como objetivo aportar nuevos conocimientos  a la relación de ciertos procesos cerebrales con la aparición de enfermedades psiquiátricas como depresión y ansiedad.

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A través de un proyecto financiado por Fondecyt, el Dr. Stehberg  junto a su equi- po, trabajan en determinar el papel que juega la ínsula -una estructura dentro del cerebro humano- en la regulación del estrés y en sus potenciales consecuencias, como la depresión y la ansiedad.

“Nuestro principal interés es conocer cómo ciertos neurotransmisores y hormonas del estrés afectan la función de la ínsula para orquestar la respuesta del individuo frente a situaciones de estrés”, explica el académico de la Facultad de Ciencias Biológicas.

Agrega que dentro de las conclusiones  logradas destacan que el suministro de algunos neurotransmisores en la ínsula logra bloquear  el miedo en ambientes estresantes. Además agrega que “con nuestra investigación  hemos descubierto que la ínsula es una región del cerebro crítica en regular la respuesta ansiosa ante ambientes nuevos y a situaciones de estrés”.

De la misma forma, el Dr. Jimmy Stehberg  lidera una investigación  financiada por Corfo, a través de la cual se pretende diseñar antidepresivos y ansiolíticos que no tengan efectos sobre las neuronas, sino que sobre otras células del cerebro, llamadas astrocitos. Estos prometen tener efectos muy rápidos con mecanismos de acción diferentes a los fármacos hoy disponibles.

Paralelamente, el investigador desarrolla estudios sobre el rol que cumplen  los astrocitos en diferentes funciones cerebrales y enfermedades psiquiátricas. “Por años se creyó que sólo las neuronas cumplían una función trascendental en el cerebro; no obstante, hoy sabemos que los astrocitos configuran redes esenciales para la memoria y otras funciones cerebrales, y cuya disfunción es crítica en el desarrollo de enfermedades psiquiátricas y neurológicas”.

“Es por esto, que en nuestro laboratorio desarrollamos investigación sobre el rol que cumplen los astrocitos en patologías como el estrés post traumático, la depresión y la ansiedad”, expone el académico del Centro de Investigaciones Biomédicas.

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The impact of stress on the human brain

While the field of neuroscience has significantly advanced over the course of modern history, the human brain continues to hold a number of mysteries. Dr. Jimmy Stehberg, an investigator for the Center of Biomedical Research at the Universidad Andrés Bello, aims to unravel some of these mysteries by investigating the relationship of certain cerebral processes with the appearance of mental disorders such as depression and anxiety.

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Through a Fondecyt-financed project, Dr. Stehberg and his team are working on determining the role played by insulin, a hormone within the human brain, in regulating stress. Also being evaluated are the potential consequences of the insulin-controlled stress response on disorders such as depression and anxiety.

“Our principal interest is in understanding how certain neurotransmitters and stress hormones affect the function of insulin to orchestrate a response of the individual to stressful situations,” explains Dr. Stehberg.

Among the conclusions already drawn, of note is that a supply of some insulin neurotransmitters can block fear in stressful environments. Dr. Stehberg adds that, “through our research, we have discovered that brain insulin is critical in regulating the anxiety response to new environments and stressful situations.”

Dr. Stehberg also leads a related investigation financed through Corfo, the aims of which are to develop anti-depressives and anti-anxiety medications that do not act through the neurons but, rather, through astrocytes, another type of brain cell. These medications promise to have rapid effects as they will function via different mechanisms than the currently available pharmaceuticals.

In parallel, studies are being performed to understand the roles played by astrocytes in different brain functions and mental disorders. “For years it was believed that only neurons had transcendental functions in the brain. However, today we know that astrocytes comprise networks essential for memory and other cerebral functions. The dysfunction of astrocytes is critical in the development of mental and neurological disorders.”

“It is due to this that our laboratory is investigating the roles played by astrocytes in pathologies such as post-traumatic stress, depression, and anxiety,” explains Dr. Stehberg.

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Dra. Brigitte van Zundert: La lucha científica contra las enfermedades degenerativas

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La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa y progresiva de la que aún no está claro su origen y que afecta a las neuronas mo- toras, o motoneuronas, del cuerpo humano. Con el tiempo, estas motoneuronas mueren, lo que impide al paciente tener control motor sobre su cuerpo, generando rigidez muscular, incapacidad de movimiento y, en las últimas etapas de la enfermedad, dificultad para respirar.

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Dra. Brigitte van Zundert del Centro de Investigaciones Biomédicas (CIB) de la Universidad Andrés Bello y su equipo ha logrado importantes avances que han permitido conocer con mayor profundidad la naturaleza de ELA.

La doctora van Zundert destaca que su investigación ha demostrado que la en- fermedad comienza a edad muy temprana, incluso décadas antes de aparecer los primeros síntomas motores. “Tomando en cuenta esto, nuestro objetivo es establecer los mecanismos exactos que gatillan ELA en edad temprana y a la vez identificar biomarcadores pre-sintomáticos. Si logramos esto, la persona tendrá la oportunidad de prevenir y retrasar el desarrollo de su enfermedad utilizando fármacos específicos, y llevando una dieta saludable y actividad física frecuente, además de evitar el estrés psicológico que la enfermedad acarrea”.

Asimismo, la investigadora de U. Andrés Bello sostiene que otro de los avances logrados con su equipo de trabajo, ha sido la identificación de los tipos de cé- lulas nerviosas que están involucradas directamente en ELA. “Descubrimos que los astrocitos, células que son muy importantes para el soporte metabólico de las neuronas, bajo ciertas circunstancias liberan un factor tóxico, que provoca la muerte de las motoneuronas. Hemos encontrado también que el blanco de este factor tóxico es un canal sensible al voltaje ubicado en la membrana de las moto- neuronas: al activar este canal, éstas se sobreactivan y mueren”.

Finalmente, la Dra. Van Zundert expone que “en nuestra investigación más recien- te, con el apoyo del Dr. Martín Montecino, director del CIB; y la Dra. Lorena Varela, estamos generando células cerebrales a partir de la reprogramación de células madres pluripotenciales inducidas (iPSC), las que derivan de células de la piel (fibroblastos) de personas sanas y de pacientes con ELA. El objetivo es establecer si estas células humanas reprogramadas dañan las motoneuronas por los mismos mecanismos primarios que hemos visto en nuestros otros modelos de estudio”.


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The scientific fight against neurodegenerative diseases

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive neurodegenerative disease of unknown origin. This disease affects motor neurons (or motoneurons) in the hu- man body and, over time, these motoneurons die. This impedes self-control of the body and generates rigidity, the inability to move and, in the later stages of the disease, impairs breathing.

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The Center for Biomedical Investigation (CIB) of Universidad Andrés Bello is one of two laboratories in Chile researching this disease. The CIB team, led by Dr. Brigitte van Zundert and supported by CIB Director Dr. Martín Montecino and Dr. Lorena Varela, has achieved important advancements that have increased our knowledge on the nature of ALS.

Dr. van Zundert highlights that this line of research has so far demonstrated that ALS begins at a very young age, decades before even the first motor symptoms appear. “Taking this into account, our goals are to uncover the exact mechanisms that trigger ALS at a young age and, through this, identify pre-symptomatic biomarkers. If we achieve this, the patient will be able to prevent disease onset through specific medicines, a healthy diet, and frequent physical activity. This early diagnosis will also prevent the psychological stress that many ALS patients suffer.” Other advancements made by the CIB team include the identification of cells in the brain that are involved in ALS. “We discovered that astrocytes, which are very important in the metabolic support of neurons, can provoke motoneuron death by releasing a toxic factor. We found that the target of this factor is a voltage-gated channel located on the motoneuron’s membrane. When the channel is activated by the toxic factor, the motoneuron becomes overactive and dies,” adds Dr. van Zundert.

Dr. van Zundert concludes, “In our most recent work, we are generating brain cells study is to establish if these reprogrammed human cells harm the motoneurons through the reprogramming of induced pluripotent stem cells (iPSC). These cells give rise to skin cells (fibroblasts) in healthy and ALS patients. The objective of this through the same primary mechanisms observed in other models.”

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