Un laborator din California a descoperit că unele celule cerebrale îmbătrânesc mai repede decât altele, iar numărul acestora este disproporţionat la persoanele afectate de boala Alzheimer. În plus, cercetătorii au observat diferenţe specifice în funcţie de sexul pacienţilor în procesul de îmbătrânire a anumitor celule cerebrale, cortexul feminin prezentând un raport mai mare de oligodendrocite „bătrâne" comparativ cu neuronii „bătrâni" din cortexul masculin.
Specialiştii de la Universitatea California din San Diego (UC San Diego) au descoperit că unele celule cerebrale îmbătrânesc mai rapid decât altele, iar acestea sunt disproporţionat de abundente la persoanele afectate de boala Alzheimer.
În plus, cercetătorii au observat diferenţe specifice sexului în procesul de îmbătrânire a anumitor celule cerebrale, cortexul feminin prezentând un raport mai mare de oligodendrocite „bătrâne" faţă de neuronii „bătrâni" în comparaţie cu cortexul masculin.
Descoperirile au fost posibile datorită unei noi tehnici botezate MUSIC (multinucleic acid interaction mapping in single cells/cartografierea interacţiunii dintre acizii multinucleici în celule unice), care permite cercetătorilor să vadă în interiorul celulelor individuale ale creierului şi să cartografieze interacţiunile dintre cromatină - care este forma strâns înfăşurată a ADN-ului - şi ARN.
Tehnica le permite cercetătorilor să vizualizeze aceste interacţiuni la o rezoluţie monocelulară, precum şi să studieze modul în care acestea influenţează expresia genelor.
Lucrarea a fost detaliată într-un articol publicat în revista Nature.
„MUSIC este un instrument puternic care ne poate permite să aprofundăm complexitatea bolii Alzheimer", a declarat autorul principal al studiului, Sheng Zhong, profesor în cadrul Departamentului de Bioinginerie de la facultatea de inginerie a UC San Diego, într-un comunicat al universităţii.
Tehnologia are potenţialul de a ajuta la descoperirea unor noi mecanisme moleculare care stau la baza patologiei Alzheimer, ceea ce ar putea deschide calea pentru intervenţii terapeutice mai bine direcţionate şi pentru îmbunătăţirea rezultatelor pacienţilor, au precizat cercetătorii.
Creierul uman găzduieşte o reţea complexă de celule care comunică şi interacţionează în moduri complicate. În cadrul fiecăreia dintre aceste celule se află o interacţiune dinamică a componentelor genetice, inclusiv cromatina şi ARN-ul, care dictează funcţii celulare cruciale.
Pe măsură ce celulele creierului cresc şi îmbătrânesc, aceste interacţiuni dintre cromatină şi ARN se schimbă. Iar în cadrul fiecărei celule, aceste complexe pot varia foarte mult, în special în cazul celulelor mature. Cu toate acestea, desluşirea nuanţelor acestor interacţiuni a rămas o provocare formidabilă.
Acum intră în joc MUSIC, un instrument de ultimă oră care oferă o privire în funcţionarea interioară a celulelor individuale ale creierului.
Cu ajutorul MUSIC, laboratorul de la UC San Diego a analizat mostre de creier postmortem, în special ţesuturi de cortex frontal uman, obţinute de la 14 donatori cu vârsta de 59 de ani şi mai în vârstă, unii care suferiseră de boala Alzheimer şi alţii fără această maladie.
Ei au descoperit că diferite tipuri de celule cerebrale prezentau modele distincte de interacţiuni între cromatină şi ARN.
În mod interesant, celulele cu mai puţine interacţiuni de cromatină cu rază scurtă de acţiune au avut tendinţa de a prezenta semne de îmbătrânire şi de boală Alzheimer.
„Cu ajutorul acestei tehnologii transformatoare cu o singură celulă, am descoperit că unele celule cerebrale sunt mai 'bătrâne' decât altele", a precizat Zhong.
În special, persoanele cu boala Alzheimer aveau o proporţie mai mare de aceste celule cerebrale mai vechi în comparaţie cu persoanele sănătoase, a explicat el.
Cercetătorii spun că această descoperire ar putea ajuta la dezvoltarea de noi tratamente pentru boala Alzheimer.
„Dacă am putea identifica genele dereglate în aceste celule îmbătrânite şi am putea înţelege funcţiile lor în structura locală a cromatinei, am putea, de asemenea, să identificăm noi potenţiale ţinte terapeutice", a mai precizat primul autor al studiului, Xingzhao Wen, doctorand în bioinformatică în laboratorul din California.
Studiul a scos la iveală, de asemenea, diferenţe specifice fiecărui sex în ceea ce priveşte îmbătrânirea celulelor cerebrale.
În cortexul şoarecilor de sex feminin, cercetătorii au descoperit un raport mai mare de oligodendrocite îmbătrânite faţă de neuronii îmbătrâniţi. Oligodendrocitele sunt un tip de celule cerebrale care asigură un strat protector în jurul neuronilor. Având în vedere rolul lor critic în menţinerea funcţiei normale a creierului, o prevalenţă crescută a oligodendrocitelor îmbătrânite ar putea exacerba declinul cognitiv.
„Prezenţa disproporţionată a oligodendrocitelor bătrâne în cortexul feminin ar putea arunca o nouă lumină asupra riscurilor crescute de tulburări neurodegenerative şi mentale observate la femei", a menţionat Wen.
În continuare, cercetătorii vor să optimizeze instrumentul MUSIC, astfel încât să îl poată utiliza pentru a identifica factorii - cum ar fi genele de reglare şi circuitele genetice - care sunt responsabili de îmbătrânirea accelerată observată în anumite celule cerebrale.
„Ulterior, vom concepe strategii pentru a împiedica activitatea acestor gene sau circuite, în speranţa de a atenua îmbătrânirea creierului", au mai precizat cercetătorii.
