'MUSIC map' laat zien dat sommige hersencellen sneller verouderen
Laatst beoordeeld: 14.06.2024
Alle iLive-inhoud wordt medisch beoordeeld of gecontroleerd op feiten om zo veel mogelijk feitelijke nauwkeurigheid te waarborgen.
We hebben strikte richtlijnen voor sourcing en koppelen alleen aan gerenommeerde mediasites, academische onderzoeksinstellingen en, waar mogelijk, medisch getoetste onderzoeken. Merk op dat de nummers tussen haakjes ([1], [2], etc.) klikbare links naar deze studies zijn.
Als u van mening bent dat onze inhoud onjuist, verouderd of anderszins twijfelachtig is, selecteert u deze en drukt u op Ctrl + Enter.
Ingenieurs van de University of California, San Diego, hebben ontdekt dat sommige hersencellen sneller verouderen dan andere, en dat ze onevenredig veel voorkomen bij mensen met de ziekte van Alzheimer. Daarnaast observeerden de onderzoekers verschillen in het verouderingsproces van bepaalde hersencellen, afhankelijk van het geslacht: in de hersenschors van vrouwen was er een hoger percentage "oude" oligodendrocyten vergeleken met "oude" neuronen vergeleken met de cortex bij mannen.
Deze ontdekkingen werden mogelijk gemaakt door een nieuwe techniek genaamd MUSIC (in kaart brengen van nucleïnezuurinteracties in afzonderlijke cellen), waarmee onderzoekers in individuele hersencellen kunnen kijken en de interacties tussen chromatine (de strak gevouwen vorm van DNA) en RNA in kaart kunnen brengen. Met deze techniek kunnen we deze interacties op eencellig niveau visualiseren en bestuderen hoe ze de genexpressie beïnvloeden.
“MUZIEK is een krachtig hulpmiddel dat ons in staat stelt dieper in te gaan op de complexe aspecten van de ziekte van Alzheimer”, zegt senior auteur Sheng Zhong, Shu Chien hoogleraar bio-engineering. Gena Lai aan de Jacobs School of Engineering aan de Universiteit van Californië, San Diego.
"Deze technologie heeft het potentieel om nieuwe moleculaire mechanismen bloot te leggen die ten grondslag liggen aan de pathologie van de ziekte van Alzheimer, wat de weg kan vrijmaken voor meer gerichte therapeutische interventies en verbeterde patiëntresultaten."
Het menselijk brein bevat een complex netwerk van cellen die op complexe manieren communiceren en interacteren. In elk van deze cellen is er een dynamische interactie van genetische componenten, waaronder chromatine en RNA, die essentiële cellulaire functies bepalen. Naarmate hersencellen groeien en ouder worden, veranderen deze interacties tussen chromatine en RNA. En in elke cel kunnen deze complexen sterk variëren, vooral in volwassen cellen. Het ontrafelen van de subtiliteiten van deze interacties bleef echter een uitdaging.
De MUSIC-techniek kwam te hulp en biedt de mogelijkheid om naar de innerlijke werking van individuele hersencellen te kijken. Met behulp van MUSIC analyseerde het team van Zhong post-mortem hersenmonsters, met name menselijk frontaal cortexweefsel, verkregen van 14 donoren van 59 jaar of ouder, sommigen met de ziekte van Alzheimer en anderen zonder.
Ze ontdekten dat verschillende soorten hersencellen verschillende interactiepatronen tussen chromatine en RNA vertonen. Interessant is dat cellen met minder korte chromatine-interacties de neiging hadden tekenen van veroudering en de ziekte van Alzheimer te vertonen.
"Door deze transformatieve technologie te gebruiken om afzonderlijke cellen te analyseren, ontdekten we dat sommige hersencellen ouder zijn dan andere", zei Zhong. Hij legde uit dat mensen met de ziekte van Alzheimer een hoger aantal van deze oude hersencellen hadden vergeleken met gezonde mensen.
Onderzoekers zijn van mening dat deze ontdekking kan helpen bij het ontwikkelen van nieuwe behandelingen voor de ziekte van Alzheimer.
“Als we ontregelde genen in deze oude cellen kunnen identificeren en hun functies in de lokale chromatinestructuur kunnen begrijpen, kunnen we ook nieuwe potentiële therapeutische doelen identificeren”, zegt eerste auteur van het onderzoek Xingzhao Wen, een promovendus in bio-informatica in het laboratorium van Zhong.
De studie vond ook sekseverschillen in de veroudering van hersencellen. In de hersenschors van vrouwen vonden onderzoekers een hogere verhouding tussen oude oligodendrocyten en oude neuronen. Oligodendrocyten zijn een type hersencel die een beschermende laag rond neuronen vormen. Gezien hun cruciale rol bij het in stand houden van de normale hersenfunctie kunnen grotere aantallen oude oligodendrocyten de cognitieve achteruitgang verergeren.
“De onevenredige aanwezigheid van oude oligodendrocyten in de hersenschors van vrouwen kan een nieuw licht werpen op de verhoogde risico’s op neurodegeneratieve en psychiatrische stoornissen die bij vrouwen worden waargenomen,” zei Wen.
Vervolgens zullen de onderzoekers werken aan het verder optimaliseren van MUSIC om het te gebruiken om factoren te identificeren, zoals regulerende genen en genetische circuits, die verantwoordelijk zijn voor versnelde veroudering in bepaalde hersencellen.
“We zullen dan strategieën ontwikkelen om de activiteit van deze genen of circuits te onderdrukken, in de hoop de veroudering van de hersenen te vertragen,” zei Zhong.
De resultaten van het werk worden gedetailleerd beschreven in een artikel gepubliceerd in het Nature magazine.