МУЗИЧКА мапа показује да неке мождане ћелије старе брже

Инжењери са Универзитета Калифорније у Сан Дијегу открили су да неке мождане ћелије старе брже од других, и да су несразмерно бројне код људи са Алцхајмеровом болешћу. Истраживачи су такође приметили разлике у процесу старења одређених можданих ћелија у зависности од пола: Мождана кора жена има већи удео „старих“ олигодендроцита у поређењу са „старим“ неуронима у поређењу са кортексом мушкараца.

Ова открића су омогућена захваљујући новој техници названој MUSIC (мапирање интеракција нуклеинских киселина у појединачним ћелијама), која омогућава истраживачима да завире у појединачне мождане ћелије и мапирају интеракције између хроматина — чврсто увијеног облика ДНК — и РНК. Техника омогућава визуелизацију ових интеракција на нивоу појединачних ћелија и проучавање како оне утичу на експресију гена.

„МУЗИКА је моћно средство које нам омогућава да стекнемо дубљи увид у сложене аспекте Алцхајмерове болести “, рекао је виши аутор студије Шенг Жонг, професор на Одсеку за биоинжењеринг Шу Чиен-Ген Лаи на Јакобсовој школи инжењерства на Универзитету Калифорније у Сан Дијегу.

„Ова технологија има потенцијал да открије нове молекуларне механизме који леже у основи патологије Алцхајмерове болести, што би могло да отвори пут циљанијим терапијским интервенцијама и побољшаним исходима за пацијенте.“

Људски мозак садржи сложену мрежу ћелија које комуницирају и интерагују на сложене начине. Унутар сваке од ових ћелија, генетске компоненте, укључујући хроматин и РНК, динамички интерагују како би одредиле критичне ћелијске функције. Како мождане ћелије расту и старе, ове интеракције између хроматина и РНК се мењају. И ови комплекси могу значајно да варирају од ћелије до ћелије, посебно у зрелим ћелијама. Међутим, разјашњавање сложености ових интеракција остаје изазов.

У помоћ је притекла техника под називом MUSIC, која пружа увид у унутрашње функционисање појединачних можданих ћелија. Користећи MUSIC, Џонгов тим је анализирао узорке мозга након смрти, тачније ткиво фронталног кортекса човека, од 14 донора старости 59 и више година, неки са Алцхајмеровом болешћу, а неки без ње.

Открили су да различите врсте можданих ћелија показују различите обрасце интеракција између хроматина и РНК. Занимљиво је да су ћелије са мање кратких хроматинских интеракција тежиле да показују знаке старења и Алцхајмерове болести.

„Користећи ову трансформативну технологију за анализу појединачних ћелија, открили смо да су неке мождане ћелије старије од других“, рекао је Џонг. Он је објаснио да људи са Алцхајмеровом болешћу имају већи број ових старијих можданих ћелија него здрави људи.

Истраживачи верују да би ово откриће могло помоћи у развоју нових третмана за Алцхајмерову болест.

„Ако можемо да идентификујемо дисрегулисане гене у овим старим ћелијама и разумемо њихове функције у локалној структури хроматина, можда ћемо моћи да идентификујемо и нове потенцијалне терапеутске мете“, рекао је први аутор студије Ксингжао Вен, кандидат за докторске студије биоинформатике у Џонг лабораторији.

Студија је такође открила полне разлике у начину старења можданих ћелија. У можданој кори жена, истраживачи су пронашли већи однос старих олигодендроцита и старих неурона. Олигодендроцити су врста можданих ћелија које формирају заштитни слој око неурона. С обзиром на њихову кључну улогу у одржавању нормалне функције мозга, повећан број старих олигодендроцита може погоршати когнитивни пад.

„Несразмерно присуство старијих олигодендроцита у можданој кори жена може бацити ново светло на повећане ризике од неуродегенеративних и психијатријских поремећаја који се примећују код жена“, рекао је Вен.

Следећи корак за истраживаче биће даља оптимизација МУЗИКЕ како би се могла користити за идентификацију фактора - као што су регулаторни гени и генетска кола - који су одговорни за убрзано старење у одређеним можданим ћелијама.

„Затим ћемо развити стратегије за сузбијање активности ових гена или кола, надајући се да ћемо успорити старење мозга“, рекао је Џонг.

Резултати рада су детаљно описани у чланку објављеном у часопису Nature.