Inženjeri sa Kalifornijskog univerziteta u San Dijegu otkrili su da neke moždane ćelije stare brže od drugih i da ih ima nesrazmerno u izobilju kod osoba obolelih od Alchajmerove bolesti. Pored toga, istraživači su primetili polno specifične razlike u procesu starenja određenih moždanih ćelija, pri čemu je ženski korteks pokazao veći odnos „starih“ oligodendrocita prema „starim“ neuronima u poređenju sa muškim korteksom.
Otkrića je omogućila nova tehnika pod nazivom MUZIKA (mapiranje interakcija multinukleinske kiseline u pojedinačnim ćelijama), koja omogućava istraživačima da zavire unutar pojedinačnih moždanih ćelija i mapiraju interakcije između hromatina – koji je čvrsto umotani oblik DNK – i RNK. Ova tehnika omogućava istraživačima da vizuelizuju ove interakcije u rezoluciji jedne ćelije, kao i da proučavaju kako one utiču na ekspresiju gena.
Rad je detaljno opisan u radu objavljenom u časopisu Priroda.
„MUZIKA je moćno sredstvo koje nam može omogućiti da dublje kopamo u složenost Alchajmerove bolesti“, rekao je viši autor studije Sheng Zhong, profesor na odeljenju za bioinženjering Shu Chien-Gene Lai na UC San Diego Jacobs School of Engineering.
„Tehnologija ima potencijal da nam pomogne da otkrijemo nove molekularne mehanizme koji su u osnovi Alchajmerove patologije, što bi moglo otvoriti put ciljanijim terapijskim intervencijama i poboljšanim ishodima pacijenata.“
Ljudski mozak sadrži složenu mrežu ćelija koje komuniciraju i komuniciraju na složene načine. Unutar svake od ovih ćelija leži dinamička interakcija genetskih komponenti, uključujući hromatin i RNK, koje diktiraju ključne ćelijske funkcije. Kako moždane ćelije rastu i stare, ove interakcije između hromatina i RNK se menjaju. I unutar svake ćelije, ovi kompleksi mogu veoma varirati, posebno u zrelim ćelijama. Međutim, otkrivanje nijansi ovih interakcija i dalje je ogroman izazov.
Unesite MUZIKA, najsavremeniji alat koji nudi prozor u unutrašnje funkcionisanje pojedinačnih moždanih ćelija. Koristeći MUZIKU, Zhongov tim analizirao je uzorke mozga nakon smrti, posebno tkiva frontalnog korteksa ljudi, dobijene od 14 donatora starih 59 godina i više, neki sa Alchajmerovom bolešću, a neki bez.
Otkrili su da različite vrste moždanih ćelija pokazuju različite obrasce interakcija između hromatina i RNK. Zanimljivo je da ćelije sa manje interakcija hromatina kratkog dometa imaju tendenciju da pokazuju znake starenja i Alchajmerove bolesti.
„Sa ovom transformativnom jednoćelijskom tehnologijom otkrili smo da su neke moždane ćelije ‘starije’ od drugih“, rekao je Zhong. Posebno, osobe sa Alchajmerovom bolešću imaju veći udeo ovih starijih moždanih ćelija u poređenju sa zdravim osobama, objasnio je on.
Istraživači kažu da bi ovo otkriće moglo pomoći u razvoju novih tretmana za Alchajmerovu bolest.
„Ako bismo mogli da identifikujemo neregulisane gene u ovim starim ćelijama i razumemo njihove funkcije u lokalnoj strukturi hromatina, mogli bismo da identifikujemo i nove potencijalne terapeutske mete“, rekao je koautor studije Ksingzhao Ven, doktor bioinformatike. kandidat u Zhongovoj laboratoriji.
Studija je takođe otkrila polno specifične razlike u starenju moždanih ćelija. U korteksu ženki miševa, istraživači su otkrili veći odnos ostarjelih oligodendrocita i ostarjelih neurona. Oligodendrociti su vrsta moždanih ćelija koje pružaju zaštitni sloj oko neurona. S obzirom na njihovu kritičnu ulogu u održavanju normalne funkcije mozga, povećana prevalencija ostarjelih oligodendrocita mogla bi potencijalno pogoršati kognitivni pad.
„Nesrazmerno prisustvo starih oligodendrocita u ženskom korteksu moglo bi da baci novo svetlo na povećane rizike od neurodegenerativnih i mentalnih poremećaja uočenih kod žena“, rekao je Ven.
Zatim će istraživači raditi na daljoj optimizaciji MUZIKE kako bi mogli da je koriste za identifikaciju faktora – kao što su regulatorni geni i genska kola – koji su odgovorni za ubrzano starenje uočeno u određenim moždanim ćelijama.
„Naknadno ćemo osmisliti strategije za sprečavanje aktivnosti ovih gena ili kola, u nadi da ćemo ublažiti starenje mozga“, rekao je Zhong.
