'GLASBENI zemljevid' prikazuje, da se nekatere možganske celice starajo hitreje

Inženirji Kalifornijske univerze v San Diegu so odkrili, da se nekatere možganske celice starajo hitreje kot druge in da jih je nesorazmerno veliko pri ljudeh z Alzheimerjevo boleznijo. Poleg tega so raziskovalci opazili razlike v procesu staranja nekaterih možganskih celic glede na spol: v možganski skorji žensk je bil večji delež "starih" oligodendrocitov v primerjavi s "starimi" nevroni v primerjavi s korteksom pri moških. p>

Ta odkritja je omogočila nova tehnika, imenovana MUSIC (preslikava interakcij nukleinske kisline v posameznih celicah), ki raziskovalcem omogoča, da pogledajo znotraj posameznih možganskih celic in preslikajo interakcije med kromatinom – tesno zvito obliko DNK – in RNK.. Ta tehnika nam omogoča vizualizacijo teh interakcij na ravni ene celice in preučevanje, kako vplivajo na izražanje genov.

»MUSIC je močno orodje, ki nam omogoča, da se poglobimo v zapletene vidike Alzheimerjeve bolezni,« je povedal glavni avtor študije Sheng Zhong, profesor bioinženiringa Shu Chien. Gena Lai na Jacobs School of Engineering na Univerzi Kalifornije v San Diegu.

»Ta tehnologija ima potencial za odkrivanje novih molekularnih mehanizmov, na katerih temelji patologija Alzheimerjeve bolezni, kar lahko utre pot bolj ciljno usmerjenim terapevtskim posegom in izboljšanim izidom bolnikov.«

Človeški možgani vsebujejo zapleteno mrežo celic, ki komunicirajo in medsebojno delujejo na zapletene načine. V vsaki od teh celic obstaja dinamična interakcija genetskih komponent, vključno s kromatinom in RNK, ki določajo bistvene celične funkcije. Ko možganske celice rastejo in se starajo, se te interakcije med kromatinom in RNK spremenijo. In v vsaki celici se ti kompleksi lahko zelo razlikujejo, zlasti v zrelih celicah. Vendar pa je razkritje podrobnosti teh interakcij ostalo izziv.

Na pomoč je priskočila tehnika MUSIC, ki ponuja priložnost za vpogled v notranje delovanje posameznih možganskih celic. Z uporabo MUSIC je Zhongova ekipa analizirala posmrtne vzorce možganov, natančneje tkivo človeške čelne skorje, pridobljene od 14 darovalcev, starih 59 let ali več, nekateri z Alzheimerjevo boleznijo in nekateri brez.

Ugotovili so, da različne vrste možganskih celic kažejo različne vzorce interakcije med kromatinom in RNK. Zanimivo je, da so celice z manj kratkimi interakcijami kromatina pokazale znake staranja in Alzheimerjeve bolezni.

»Z uporabo te transformativne tehnologije za analizo posameznih celic smo ugotovili, da so nekatere možganske celice starejše od drugih,« je dejal Zhong. Pojasnil je, da imajo ljudje z Alzheimerjevo boleznijo večje število teh starih možganskih celic v primerjavi z zdravimi ljudmi.

Raziskovalci menijo, da bi to odkritje lahko pomagalo razviti nove načine zdravljenja Alzheimerjeve bolezni.

»Če lahko prepoznamo neregulirane gene v teh starih celicah in razumemo njihove funkcije v lokalni strukturi kromatina, lahko identificiramo tudi nove potencialne terapevtske cilje,« je povedal prvi avtor študije Xingzhao Wen, doktorski kandidat za bioinformatiko v Zhongovem laboratoriju.

Študija je odkrila tudi razlike med spoloma pri staranju možganskih celic. V možganski skorji žensk so raziskovalci odkrili večje razmerje med starimi oligodendrociti in starimi nevroni. Oligodendrociti so vrsta možganskih celic, ki tvorijo zaščitno plast okoli nevronov. Glede na njihovo ključno vlogo pri ohranjanju normalnega delovanja možganov lahko povečano število starih oligodendrocitov poslabša kognitivni upad.

»Nesorazmerna prisotnost starih oligodendrocitov v možganski skorji žensk lahko osvetli povečana tveganja nevrodegenerativnih in psihiatričnih motenj, opaženih pri ženskah,« je dejal Wen.

Nato bodo raziskovalci delali na nadaljnji optimizaciji MUSIC, da bi jo uporabili za identifikacijo dejavnikov, kot so regulatorni geni in genetska vezja, ki so odgovorni za pospešeno staranje v določenih možganskih celicah.

»Nato bomo razvili strategije za zatiranje dejavnosti teh genov ali vezij, v upanju, da bomo upočasnili staranje možganov,« je dejal Zhong.

Rezultati dela so podrobno opisani v članku, objavljenem v reviji Nature.