"MUSIKkarta" visar att vissa hjärnceller åldras snabbare
Senast recenserade: 14.06.2024
Allt iLive-innehåll är mediekontrollerat eller faktiskt kontrollerat för att säkerställa så mycket faktuell noggrannhet som möjligt.
Vi har strikta sourcing riktlinjer och endast länk till välrenommerade media webbplatser, akademiska forskningsinstitut och, när det är möjligt, medicinsk peer granskad studier. Observera att siffrorna inom parentes ([1], [2] etc.) är klickbara länkar till dessa studier.
Om du anser att något av vårt innehåll är felaktigt, omodernt eller på annat sätt tveksamt, välj det och tryck på Ctrl + Enter.
Ingenjörer från University of California, San Diego har upptäckt att vissa hjärnceller åldras snabbare än andra, och de är oproportionerligt många hos personer med Alzheimers sjukdom. Dessutom observerade forskarna skillnader i åldrandeprocessen för vissa hjärnceller beroende på kön: i hjärnbarken hos kvinnor fanns en högre andel "gamla" oligodendrocyter jämfört med "gamla" neuroner jämfört med cortex hos män. p>
Dessa upptäckter möjliggjordes av en ny teknik som kallas MUSIC (kartläggning av nukleinsyrainteraktioner i enstaka celler), som gör det möjligt för forskare att titta in i enskilda hjärnceller och kartlägga interaktionerna mellan kromatin - den tätt vikta formen av DNA - och RNA. Denna teknik låter oss visualisera dessa interaktioner på encellsnivå och studera hur de påverkar genuttrycket.
"MUSIK är ett kraftfullt verktyg som gör att vi kan fördjupa oss i de komplexa aspekterna av Alzheimers sjukdom", säger seniorförfattaren Sheng Zhong, Shu Chien professor i bioteknik.. Gena Lai vid Jacobs School of Engineering vid University of California, San Diego.
"Denna teknik har potential att avslöja nya molekylära mekanismer som ligger bakom Alzheimers sjukdomspatologi, vilket kan bana väg för mer riktade terapeutiska insatser och förbättrade patientresultat."
Den mänskliga hjärnan innehåller ett komplext nätverk av celler som kommunicerar och interagerar på komplexa sätt. I var och en av dessa celler finns en dynamisk interaktion av genetiska komponenter, inklusive kromatin och RNA, som bestämmer väsentliga cellulära funktioner. När hjärnceller växer och åldras förändras dessa interaktioner mellan kromatin och RNA. Och i varje cell kan dessa komplex variera mycket, särskilt i mogna celler. Men att reda ut subtiliteterna i dessa interaktioner förblev en utmaning.
MUSIK-tekniken har kommit till undsättning och ger en möjlighet att titta in i de inre funktionerna hos enskilda hjärnceller. Med hjälp av MUSIC analyserade Zhongs team obduktions-hjärnprover, särskilt mänsklig frontal cortexvävnad, erhållna från 14 donatorer i åldern 59 år eller äldre, några med Alzheimers sjukdom och några utan.
De fann att olika typer av hjärnceller uppvisar olika mönster av interaktion mellan kromatin och RNA. Intressant nog tenderade celler med färre korta kromatininteraktioner att visa tecken på åldrande och Alzheimers sjukdom.
"Genom att använda denna transformativa teknologi för att analysera enstaka celler, fann vi att vissa hjärnceller är äldre än andra," sa Zhong. Han förklarade att personer med Alzheimers sjukdom hade ett högre antal av dessa gamla hjärnceller jämfört med friska människor.
Forskare tror att denna upptäckt kan hjälpa till att utveckla nya behandlingar för Alzheimers sjukdom.
"Om vi kan identifiera dysreglerade gener i dessa gamla celler och förstå deras funktioner i den lokala kromatinstrukturen, kan vi också identifiera nya potentiella terapeutiska mål", säger studiens första författare Xingzhao Wen, doktorand i bioinformatik i Zhongs labb.
Studien fann också könsskillnader i åldrandet av hjärnceller. I hjärnbarken hos kvinnor fann forskare ett högre förhållande mellan gamla oligodendrocyter och gamla neuroner. Oligodendrocyter är en typ av hjärnceller som bildar ett skyddande lager runt neuroner. Med tanke på deras avgörande roll för att upprätthålla normal hjärnfunktion, kan ett ökat antal gamla oligodendrocyter förvärra kognitiv försämring.
"Den oproportionerliga förekomsten av gamla oligodendrocyter i hjärnbarken hos kvinnor kan kasta nytt ljus över de ökade riskerna för neurodegenerativa och psykiatriska störningar som observerats hos kvinnor," sa Wen.
Närnäst kommer forskarna att arbeta för att ytterligare optimera MUSIK för att använda den för att identifiera faktorer – såsom regulatoriska gener och genetiska kretsar – som är ansvariga för påskyndat åldrande i vissa hjärnceller.
"Vi kommer sedan att utveckla strategier för att undertrycka aktiviteten hos dessa gener eller kretsar, i hopp om att bromsa hjärnans åldrande", sa Zhong.
Resultaten av arbetet beskrivs i detalj i en artikel publicerad i Nature magazine.