Naučnici u Sanford Burnham Prebisu su pokazali da vezikule koje putuju između ćelija u mozgu nose potpunije instrukcije za promenu ćelijske funkcije nego što se ranije mislilo.
U nalazima objavljenim u časopisu Izveštaji o ćelijama, stariji autor Jerold Chun, MD, Ph.D., i tim takođe su otkrili da se biološka uputstva unutar ovih vezikula značajno razlikuju u postmortalnim uzorcima mozga doniranim od pacijenata koji boluju od Alchajmerove bolesti.
Istraživači nazivaju sitne moždane mehuriće koji su pod lupom u ovoj studiji malim ekstracelularnim vezikulama (sEV). Ove male biološke vodene balone proizvodi većina ćelija u telu da prevezu širok spektar proteina, lipida i nusproizvoda ćelijskog metabolizma, kao i kodova RNK nukleinskih kiselina koje koriste ćelije primaoci za konstruisanje novih proteina.
Pošto ovaj biološki aktivan teret može lako da izazove promene u drugim ćelijama, naučnici su zainteresovani za moždane sEV kao medijum za prenošenje normalnih, kao i zbrkanih instrukcija za pogrešno savijene proteine koji se akumuliraju u mozgu kako neurodegenerativne bolesti kao što je napredovanje Alchajmerove bolesti.
Da bi potencijalno doprineli stvaranju neželjenih proteina, sEV bi morali da nose nacrte sa dovoljno informacija kako bi omogućili drugim ćelijama da proizvode problematične proteine. Većina prethodnih istraživanja je pokazala da je RNK (mRNA) koja nosi planove za proteine isečena na previše kraćih fragmenata da bi se ćelijama primaocima omogućilo da promene svoje konstrukcijske obrasce.
„U našoj studiji otkrili smo sasvim suprotno“, kaže Chun, profesor u Centru za genetske poremećaje i istraživanje starenja u Sanford Burnham Prebisu. „Identifikovali smo više od 10.000 mRNK pune dužine korišćenjem relativno novije tehnike sekvenciranja DNK pod nazivom PacBio sekvenciranje dugog čitanja.
Tim je izolovao sEV iz prefrontalnog korteksa 12 postmortalnih uzoraka mozga doniranih od pacijenata sa dijagnozom Alchajmerove bolesti i 12 od donatora bez Alchajmerove bolesti (ili bilo koje druge poznate neurološke bolesti). Skoro 80% identifikovanih mRNK je bilo pune dužine, što im je omogućavalo da ih ćelije primaoca prepisuju u održive proteine.
„Da bismo potvrdili rezultate dugo čitanog sekvenciranja u ljudskim uzorcima, takođe smo pogledali vezikule izolovane iz ćelija miša“, kaže prvi autor dr Linnea Ransom, postdoktorski saradnik na Sanford Burnham Prebisu. „Pronašli smo slične proseke od 78% do 86% transkripata pune dužine u tri tipa moždanih ćelija: astrocitima, mikroglijama i neuronima.“
Pored analize i potvrđivanja rezultata u vezi sa dužinom mRNK u sEV-ovima mozga, istraživači su uporedili sekvencu gena koja se ogleda u transkriptomu sEV mRNK. U uzorcima Alchajmerove bolesti, 700 gena je pokazalo povećanu ekspresiju, dok je skoro 1500 gena imalo smanjenu aktivnost.
Naučnici su utvrdili da je 700 gena sa povećanom regulacijom povezano sa upalom i aktivacijom imunog sistema, što se uklapa u poznate obrasce zapaljenja mozga prisutnih u neurodegenerativnim bolestima kao što je Alchajmerova bolest. Istraživači su takođe otkrili da su mnogi geni povezani sa Alchajmerovom bolešću u prethodnim studijama asocijacija na genomu takođe bili prisutni u sEV-ovima Alchajmerove bolesti.
„Promene u ekspresiji gena sadržane u ovim vezikulama otkrivaju inflamatorni potpis koji može poslužiti kao prozor u procese bolesti koji se javljaju u mozgu kako Alchajmerova bolest napreduje“, kaže Chun.
Nakon ove studije, Chun i tim će dublje istražiti kako ćelije pakuju sEV i kako priloženi kodovi mRNA dovode do funkcionalnih promena u drugim moždanim ćelijama pogođenim Alchajmerovom bolešću. Bolje razumevanje sEV-a i njihovog sadržaja mRNK može omogućiti otkrivanje biomarkera koji bi se mogli koristiti za poboljšanje ranog otkrivanja Alchajmerove bolesti i potencijalno drugih neuroloških stanja, dok se identifikuju novi mehanizmi bolesti za obezbeđivanje novih terapijskih ciljeva.
„Pored toga, sEV se prirodno javljaju kao sredstvo za transport biološki aktivnog tereta između ćelija, tako da bi takođe moglo biti moguće iskoristiti ih kao ciljani sistem isporuke za buduće terapije mozga“, kaže Chun.
