Međunarodni tim neuronaučnika, predvođen Medicinskom školom Duke-NUS, otkrio je mehanizam koji kontroliše reaktivaciju nervnih matičnih ćelija, koje su ključne za popravku i regeneraciju moždanih ćelija.
Istraživanje, objavljeno u Nature Communications, nudi uzbudljiv potencijal za unapređenje našeg razumevanja i lečenja uobičajenih neurodegenerativnih bolesti poput Alchajmerove i Parkinsonove bolesti.
Neuralne matične ćelije su izvor primarnih funkcionalnih ćelija mozga. Nakon početnog razvoja mozga, neuronske matične ćelije obično ulaze u stanje mirovanja, čuvajući energiju i resurse. Oni se ponovo bude samo kada su potrebni mozgu, na primer nakon povrede ili fizičke vežbe.
Međutim, sa godinama, manje nervnih matičnih ćelija može da se probudi iz stanja mirovanja, što dovodi do različitih neuroloških stanja. Razumevanje načina na koji je ova reaktivacija regulisana je od suštinskog značaja za razvoj tretmana za različita neurološka stanja.
U ovoj studiji, tim je otkrio da specifična grupa proteina igra suštinsku ulogu u „buđenju“ uspavanih neuronskih matičnih ćelija kroz proces koji se zove SUMOilacija.
U SUMOilaciji, mali protein po imenu SUMO (mali modifikator sličan ubikvitinu) cilja proteine unutar ćelije kako bi uticao na njihovu aktivnost i/ili funkciju. Ovi SUMO-označeni proteini, otkrili su istraživači, pokreću reaktivaciju nervnih matičnih ćelija, omogućavajući im da doprinesu razvoju i popravci mozga.
Suprotno tome, bez prisutnih SUMO proteina, voćne mušice su proizvele fenotip sličan mikrocefaliji. Ovo je prva studija koja tačno ukazuje na tačnu ulogu porodice proteina SUMO u reaktivaciji nervnih matičnih ćelija.
Dr Gao Jang, naučni saradnik Duke-NUS-ovog Programa za neuronauku i poremećaje ponašanja i prvi autor studije, rekao je: „Po prvi put smo pokazali da porodica SUMO proteina igra ključnu ulogu u reaktivaciji neuronskih matičnih ćelija i sveukupno razvoj mozga.
„Idući korak dalje, takođe smo pokazali da kada su ovi proteini odsutni, normalan razvoj neurona je ometen, a voćne mušice razvijaju male mozgove karakteristične za mikrocefaliju.“
Udubljujući se u efekte SUMOilacije, istraživači su utvrdili da ona reguliše ključni protein na drugom dobro poznatom putu, nazvanom Hippo. Iako je poznato da put nilskog konja igra ključnu ulogu u ćelijskim procesima kao što su proliferacija ćelija, smrt ćelije i veličina organa, poznato je vrlo malo regulatora ovog puta u mozgu.
Kada se modifikuje od strane SUMO-a, centralni protein bradavice Hippo puta, koji ograničava rast ćelija i sprečava reaktivaciju nervnih matičnih ćelija, postaje manje efikasan. Ovo omogućava neuralnim matičnim ćelijama da rastu i dele se, formirajući nove neurone koji doprinose funkciji mozga.
Profesor Vang Hongjan, vršilac dužnosti direktora Programa za istraživanje neuronauka i poremećaja u ponašanju i stariji autor studije, rekao je: „S obzirom na to da su SUMO proteini i put nilskog konja visoko očuvani kod ljudi, naši nalazi nisu relevantni samo za voćne mušice. Oni su takođe važni za razumevanje ljudske biologije.
„Poremećaji u procesu SUMOilacije i Hippo putanje povezani su sa različitim bolestima kod ljudi, uključujući rak i neurodegenerativne bolesti, poput Alchajmerove i Parkinsonove bolesti. Naš novi uvid u ulogu SUMOilacije u mozgu otvara uzbudljive nove mogućnosti za intervencije koje bi mogle dovesti do ciljane terapije koje koriste sopstvene regenerativne moći tela.“
Profesorka Vang i njen tim su ranije pokazali da su neuralne matične ćelije voćne mušice odličan model za otkrivanje misterija mirovanja, reaktivacije i regeneracije neurona.
Profesor Patrik Tan, viši prodekan za istraživanje na Duke-NUS-u, prokomentarisao je: „Ovo otkriće unapređuje naše razumevanje kako ćelije funkcionišu i kontrolišu se, informišući razvoj novih regenerativnih terapija za neurodegenerativne bolesti. U isto vreme, ono otvara nove mogućnosti za razvoj tretmana za neurološka stanja kao što je mikrocefalija.
„Kako se istraživanje nastavlja, približavamo se pronalaženju efikasnih načina da pomognemo ljudima sa ovim poremećajima i poboljšamo njihov kvalitet života.“
