Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что некоторые клетки мозга стареют быстрее других, и они в большом количестве присутствуют у людей, страдающих болезнью Альцгеймера. Также исследователи выявили различия в процессе старения мозговых клеток в зависимости от пола: у женщин в коре головного мозга наблюдается больше «старых» олигодендроцитов по сравнению с нейронами, чем у мужчин.
Эти открытия стали возможными благодаря новой методике, названной MUSIC (картирование взаимодействий между множественными нуклеиновыми кислотами в отдельных клетках), которая позволяет заглянуть внутрь отдельных клеток мозга и построить карту взаимодействий между хроматином (сильно свернутой формой ДНК) и РНК. Этот метод позволяет исследователям изучать взаимодействия на уровне одной клетки и выяснять, как они влияют на экспрессию генов.
Работа подробно описана в статье, опубликованной в журнале Nature.
«MUSIC — это мощный инструмент, который позволит глубже изучить сложные механизмы болезни Альцгеймера», — сказал старший автор исследования, профессор Шэн Чжун. «Эта технология может помочь нам выявить новые молекулярные механизмы патологии Альцгеймера, что может проложить путь к более целенаправленным терапевтическим вмешательствам и улучшению результатов для пациентов».
Как работает MUSIC?
Человеческий мозг состоит из сложной сети клеток, которые взаимодействуют между собой множеством способов. В каждой из этих клеток происходит динамическое взаимодействие генетических компонентов, таких как хроматин и РНК, которые регулируют важные клеточные функции. По мере старения клеток мозга эти взаимодействия изменяются. Однако изучение этих тонких процессов было сложной задачей.
Технология MUSIC предлагает новый способ наблюдения за внутренними процессами в отдельных клетках мозга. Используя MUSIC, команда Чжуна проанализировала посмертные образцы тканей лобной коры мозга у 14 доноров в возрасте 59 лет и старше, некоторые из которых страдали болезнью Альцгеймера. Исследователи обнаружили, что различные типы клеток мозга проявляют разные модели взаимодействий между хроматином и РНК. Клетки с меньшим количеством короткодиапазонных взаимодействий между хроматином показывали признаки старения и болезни Альцгеймера.
«С помощью этой технологии мы обнаружили, что некоторые клетки мозга стареют быстрее других», — объяснил Чжун. Он отметил, что у людей с болезнью Альцгеймера было больше таких «старых» клеток, чем у здоровых людей.
Новые перспективы лечения
Исследователи полагают, что их открытие может помочь в разработке новых методов лечения болезни Альцгеймера. Если удастся идентифицировать гены, связанные с нарушениями в стареющих клетках, это может открыть новые терапевтические цели.
Исследование также выявило различия в старении клеток мозга в зависимости от пола. В коре головного мозга женщин было обнаружено больше старых олигодендроцитов по сравнению с нейронами, чем у мужчин. Олигодендроциты играют важную роль в поддержании нормальной работы мозга, поэтому их старение может способствовать ускорению когнитивного упадка у женщин.
Что дальше?
Следующим шагом исследователей станет дальнейшая оптимизация технологии MUSIC, чтобы выявить факторы, отвечающие за ускоренное старение определённых клеток мозга, такие как регуляторные гены и генетические цепи. «Затем мы разработаем стратегии, чтобы ослабить активность этих генов или цепей, с целью замедления старения мозга», — добавил Чжун.