Kalifornijos universiteto San Diego inžinieriai išsiaiškino, kad kai kurios smegenų ląstelės sensta greičiau nei kitos, ir jų yra neproporcingai daug žmonėms, sergantiems Alzheimerio liga. Be to, mokslininkai pastebėjo lyčiai būdingus tam tikrų smegenų ląstelių senėjimo proceso skirtumus, nes moterų žievėje yra didesnis „senų“ oligodendrocitų ir „senų“ neuronų santykis, palyginti su vyrų žieve.
Atradimai buvo įmanomi dėl naujos technikos, vadinamos MUSIC (dauginukleino rūgščių sąveikos kartografavimas atskirose ląstelėse), kuri leidžia tyrėjams pažvelgti į atskiras smegenų ląsteles ir nustatyti sąveiką tarp chromatino, kuris yra glaudžiai susieta DNR forma, ir RNR. Šis metodas leidžia tyrėjams vizualizuoti šias sąveikas vienos ląstelės skiriamąja geba, taip pat ištirti, kaip jos veikia genų ekspresiją.
Darbas išsamiai aprašytas straipsnyje, paskelbtame m Gamta.
„MUZIKA yra galingas įrankis, leidžiantis mums gilintis į Alzheimerio ligos sudėtingumą“, – sakė vyresnysis tyrimo autorius Sheng Zhong, UC San Diego Jacobs inžinerijos mokyklos Shu Chien-Gene Lay bioinžinerijos katedros profesorius.
„Ši technologija gali padėti mums atskleisti naujus molekulinius mechanizmus, kuriais grindžiama Alzheimerio liga, o tai galėtų sudaryti sąlygas tikslingesnėms terapinėms intervencijoms ir geresniems pacientų rezultatams.
Žmogaus smegenyse yra sudėtingas ląstelių tinklas, kuris bendrauja ir sąveikauja sudėtingais būdais. Kiekvienoje iš šių ląstelių slypi dinamiška genetinių komponentų, įskaitant chromatiną ir RNR, sąveika, kuri diktuoja esmines ląstelių funkcijas. Smegenų ląstelėms augant ir senstant, ši chromatino ir RNR sąveika keičiasi. Ir kiekvienoje ląstelėje šie kompleksai gali labai skirtis, ypač subrendusiose ląstelėse. Tačiau šių sąveikų niuansų išaiškinimas išliko didžiulis iššūkis.
Įveskite MUZIKĄ – pažangiausią įrankį, suteikiantį langą į vidinį atskirų smegenų ląstelių veikimą. Naudodama MUZIKĄ, Zhong komanda išanalizavo pomirtinius smegenų mėginius, ypač žmogaus priekinės žievės audinius, gautus iš 14 donorų, kurių amžius buvo 59 metai ir vyresni, kai kurie sirgo Alzheimerio liga, o kai kurie neserga.
Jie nustatė, kad skirtingų tipų smegenų ląstelėse buvo skirtingi chromatino ir RNR sąveikos modeliai. Įdomu tai, kad ląstelės, turinčios mažiau trumpojo nuotolio chromatino sąveikos, buvo linkusios rodyti senėjimo ir Alzheimerio ligos požymius.
„Naudodami šią transformuojančią vienaląsčių technologiją nustatėme, kad kai kurios smegenų ląstelės yra „senesnės“ nei kitos“, – sakė Zhongas. Pažymėtina, kad Alzheimerio liga sergantys asmenys turėjo didesnę šių senesnių smegenų ląstelių dalį, palyginti su sveikais asmenimis, paaiškino jis.
Mokslininkai teigia, kad šis atradimas gali padėti sukurti naujus Alzheimerio ligos gydymo būdus.
„Jei galėtume nustatyti sutrikusius šių senų ląstelių genus ir suprasti jų funkcijas vietinėje chromatino struktūroje, taip pat galėtume nustatyti naujus galimus terapinius taikinius“, – sakė vienas iš tyrimo autorių Xingzhao Wen, bioinformatikos mokslų daktaras. kandidatas Zhong laboratorijoje.
Tyrimas taip pat atskleidė su lytimi susijusius smegenų ląstelių senėjimo skirtumus. Pelių patelių žievėje mokslininkai nustatė didesnį pasenusių oligodendrocitų ir senų neuronų santykį. Oligodendrocitai yra tam tikros rūšies smegenų ląstelės, kurios sudaro apsauginį sluoksnį aplink neuronus. Atsižvelgiant į jų svarbų vaidmenį palaikant normalią smegenų funkciją, padidėjęs senų oligodendrocitų paplitimas gali sustiprinti pažinimo nuosmukį.
„Neproporcingas senų oligodendrocitų buvimas moterų žievėje gali atskleisti padidėjusį moterų neurodegeneracinių ir psichinių sutrikimų pavojų”, – sakė Wen.
Tada mokslininkai sieks toliau optimizuoti MUZIKĄ, kad galėtų ją panaudoti nustatant veiksnius, tokius kaip reguliavimo genai ir genų grandinės, kurie yra atsakingi už pagreitėjusį senėjimą, stebimą konkrečiose smegenų ląstelėse.
„Vėliau mes sukursime strategijas, kurios trukdytų šių genų ar grandinių veiklai, tikėdamiesi sušvelninti smegenų senėjimą“, – sakė Zhongas.