Новое исследование предполагает, что нейроны, которые регулярно меняются, более подвержены болезни Альцгеймера и умирают, когда этаперестройка идет не так. Эта работа является первой, которая отслеживает прогрессирование болезни Альцгеймера на генетическом и молекулярном уровнях в нейронах, уязвимых для болезни.
«Определение молекулярных характеристик нейронов, которые особенно уязвимы для нейродегенерации, важно как для базового понимания болезни Альцгеймера, так и для будущего развития лучших вариантов диагностики и лечения », - говорит соавтор исследования Ольга Троянская, заместитель директора по геномике Центрf вычислительной биологии Института Флэтайрон в Нью-Йорке и профессор Принстонского университета.
Используя структуру машинного обучения, которая объединила эксперименты на мышах с конкретным типом нейронов с исследованиями на людях, исследователи сравнили два типа нейронов, восприимчивых к болезни Альцгеймера, с пятью резистентными типами. Наиболее существенное различие заключалось в том, что уязвимые нейроны были обогащены процессами, связанными с ремоделированием связей с соседними нейронами.
Полученные данные свидетельствуют о том, что старение и накопление белкового фрагмента, называемого амилоидом-бета, могут привести к сбою процесса ремоделирования, создавая клубки тау-белков, которые приводят к гибели нейронов. В этой работе впервые удалось связать бета-амилоид и тау-белки - два ранее предложенных основных подозреваемых в прогрессировании болезни Альцгеймера - на генетическом и молекулярном уровнях.
«Понимая, что делает эти нейроны особенно уязвимыми, мы можем понять, что заставляет болезнь Альцгеймера убивать нейроны», - говорит соавтор исследования Вики Яо, доцент кафедры информатики в Университете Райса в Хьюстоне, которая начала проект, работая в группе Троянской. в Принстоне.
«Теперь вопрос в том, сможем ли мы каким-то образом сделать эти нейроны более устойчивыми ».
Яо руководил этой работой вместе с Жан Пьером Руссари, старшим научным сотрудником Центра исследований болезни Альцгеймера имени Фишера при Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке.
Болезнь Альцгеймера - прогрессирующее заболевание, при котором клетки мозга истощаются и умирают. Заболевание сначала поражает нейроны, связанные с памятью и ориентацией. Со временем болезнь распространяется на другие нейроны и отделы мозга. Болезнь Альцгеймера занимает лидирующие позиции среди причин смерти среди людей старше 65 лет.
Причина заболевания остается неясной. Предыдущие исследования выявили гены, повышающие риск болезни Альцгеймера, но ученые до сих пор не знают, почему болезнь начинает атаковать нейроны. Одна из проблем при изучении болезни заключается в том, что мозг быстро начинает разрушаться после смерти, искажая любые потенциальные посмертные результаты.
Для нового исследования Руссари и его коллеги создали генетические линии мышей, специально предназначенные для изучения нейронов. Каждая линия фокусируется на одном типе нейронов с генетическими изменениями, облегчающими отслеживание транскрипции генов в этих нейронах (включая добавление зеленого флуоресцентного белка ). Исследователи разработали линии мышей, нацеленные на нейроны, устойчивые к болезни Альцгеймера и другие, нацеленные на нейроны, уязвимые к этой болезни.
В новой статье исследователи показывают, что нейроны человека и мыши практически идентичны на молекулярном уровне, что делает грызунов прекрасным помощником для изучения болезни Альцгеймера.
Исследователи объединили экспериментальные данные на мышах Руссари с компьютерными моделями генетики человека Яо, которые показывают, когда и где гены, связанные с процессами, связанными с болезнью Альцгеймера, экспрессируются в мозге и как эти гены взаимодействуют с другими генами. Вместе два источника данных составили профиль того, какие характеристики делают нейроны уязвимыми для болезни Альцгеймера.
Были обнаружены два белка подозреваемых в болезни Альцгеймера : бета-амилоид и тау-белок. Амилоид-бета - это белковый фрагмент, который может агрегироваться, образуя бляшки, заполняющие промежутки между нервными клетками. Тау-белки - стабилизируют микротрубочки, молекулярные стержни, которые придают нейронам их форму и образуют основу связей между соседними нейронами. Когда тау-белки неправильно свернуты, они могут создавать запутанные нити, которые блокируют транспортную систему нейрона, препятствуя нормальному функционированию нейронов.
«Когда я впервые сделал прогнозы, я на самом деле вернулся и перепроверил, потому что подумал, что это слишком хорошо, чтобы быть правдой », - говорит Яо. «Это были вещи, которые, как мы уже знали, связаны с болезнью Альцгеймера, и мы смогли связать их вместе. Это было подтверждением того, что мы на правильном пути ».
Ученые давно обсуждают, какой процесс - с участием бета-амилоида или тау-белка - отвечает за возникновение болезни Альцгеймера, но новые результаты предполагают, что эти два процесса связаны. Эта работа прочно связала PTB (ген, который регулирует формирование нескольких видов тау-белка) с болезнью Альцгеймера. Если PTB нарушена, соотношение тау-белков нарушается. Этот дисбаланс приводит к тому, что тау-белки начинают агрегировать, образуя запутанные белки.
Исследователи планируют продолжить свои исследования, ища другие причины уязвимости нейронов. По словам Яо, сбор дополнительной информации о начале болезни Альцгеймера поможет в разработке потенциальных методов лечения, которые в первую очередь предотвращают развитие болезни.
Не забудьте подписаться на канал и поставить отметку "Нравится"!
#наука #медицина #неврология