„Harta MUZICA” arată că unele celule ale creierului îmbătrânesc mai repede

Inginerii de la Universitatea din California, San Diego au descoperit că unele celule ale creierului îmbătrânesc mai repede decât altele și sunt disproporționat de abundente la persoanele cu boala Alzheimer. În plus, cercetătorii au observat diferențe în procesul de îmbătrânire a anumitor celule cerebrale în funcție de sex: în cortexul cerebral al femeilor a existat o proporție mai mare de oligodendrocite „vechi”, comparativ cu neuronii „vechi”, comparativ cu cortexul la bărbați. p>

Aceste descoperiri au fost posibile printr-o nouă tehnică numită MUSIC (mapping of nucleic acid interactions in single cells), care permite cercetătorilor să privească în interiorul celulelor individuale ale creierului și să cartografieze interacțiunile dintre cromatină - forma strâns pliată a ADN-ului - și ARN.. Această tehnică ne permite să vizualizăm aceste interacțiuni la nivel de celule unice și să studiem modul în care acestea afectează expresia genelor.

„MUZICA este un instrument puternic care ne permite să aprofundăm aspectele complexe ale boala Alzheimer”, a spus autorul principal al studiului Sheng Zhong, profesor de bioinginerie Shu Chien. Gena Lai de la Jacobs School of Engineering de la Universitatea din California, San Diego.

„Această tehnologie are potențialul de a descoperi noi mecanisme moleculare care stau la baza patologiei bolii Alzheimer, care pot deschide calea pentru intervenții terapeutice mai direcționate și rezultate îmbunătățite pentru pacient.”

Creierul uman conține o rețea complexă de celule care comunică și interacționează în moduri complexe. În fiecare dintre aceste celule, există o interacțiune dinamică a componentelor genetice, inclusiv cromatina și ARN, care determină funcțiile celulare esențiale. Pe măsură ce celulele creierului cresc și îmbătrânesc, aceste interacțiuni dintre cromatină și ARN se schimbă. Și în fiecare celulă aceste complexe pot varia foarte mult, în special în celulele mature. Cu toate acestea, dezvăluirea subtilităților acestor interacțiuni a rămas o provocare.

Tehnica MUZICA a venit în ajutor, oferind o oportunitate de a analiza funcționarea interioară a celulelor individuale ale creierului. Folosind MUSIC, echipa lui Zhong a analizat mostre de creier post-mortem, în special țesut de cortex frontal uman, obținute de la 14 donatori cu vârsta de 59 de ani sau mai mult, unii cu boala Alzheimer și alții fără.

Ei au descoperit că diferite tipuri de celule ale creierului prezintă modele diferite de interacțiune între cromatină și ARN. Interesant este că celulele cu mai puține interacțiuni scurte ale cromatinei au avut tendința de a prezenta semne de îmbătrânire și boala Alzheimer.

„Folosind această tehnologie transformatoare pentru a analiza celulele individuale, am descoperit că unele celule ale creierului sunt mai vechi decât altele”, a spus Zhong. El a explicat că persoanele cu boala Alzheimer aveau un număr mai mare de aceste celule vechi ale creierului în comparație cu oamenii sănătoși.

Cercetătorii cred că această descoperire ar putea ajuta la dezvoltarea de noi tratamente pentru boala Alzheimer.

„Dacă putem identifica gene dereglate în aceste celule vechi și să înțelegem funcțiile lor în structura locală a cromatinei, putem identifica și noi potențiale ținte terapeutice”, a spus primul autor al studiului, Xingzhao Wen, doctorand în bioinformatică în laboratorul lui Zhong.

Studiul a constatat, de asemenea, diferențe de sex în ceea ce privește îmbătrânirea celulelor creierului. În cortexul cerebral al femeilor, cercetătorii au descoperit un raport mai mare dintre oligodendrocite vechi și neuroni vechi. Oligodendrocitele sunt un tip de celulă cerebrală care formează un strat protector în jurul neuronilor. Având în vedere rolul lor critic în menținerea funcției normale a creierului, un număr crescut de oligodendrocite vechi poate exacerba declinul cognitiv.

„Prezența disproporționată a oligodendrocitelor vechi în cortexul cerebral al femeilor poate arunca o lumină nouă asupra riscurilor crescute de tulburări neurodegenerative și psihiatrice observate la femei”, a spus Wen.

În continuare, cercetătorii vor lucra pentru a optimiza în continuare MUSIC pentru a o utiliza pentru a identifica factorii, cum ar fi genele de reglare și circuitele genetice, care sunt responsabili de îmbătrânirea accelerată a anumitor celule ale creierului.

„Vom dezvolta apoi strategii pentru a suprima activitatea acestor gene sau circuite, sperând să încetinim îmbătrânirea creierului”, a spus Zhong.

Rezultatele lucrării sunt descrise în detaliu într-un articol publicat în revista Natură.