一部の脳細胞はより早く老化し、アルツハイマー病がより蔓延します

この発見は、MUSIC (単一細胞内多核酸相互作用マッピング) と呼ばれる新しい技術によって可能になりました。この技術により、研究者は個々の脳細胞の内部を覗いて、しっかりとコイル状の DNA であるクロマチンと RNA の間の相互作用をマッピングすることができます。 。 この技術により、研究者はこれらの相互作用を単一細胞の解像度で視覚化し、それらが遺伝子発現にどのような影響を与えるかを研究することができます。

この研究の詳細は、 自然。

「音楽は、アルツハイマー病の複雑さをより深く掘り下げることを可能にしてくれる強力なツールです」と、この研究の主著者であるカリフォルニア大学サンディエゴ・ジェイコブス工学部シュー・チェン・ジーン・レイ生命工学科教授のシェン・ゾン氏は語った。 「この技術は、アルツハイマー病の根底にある新しい分子機構を解明するのに役立つ可能性があり、より標的を絞った治療介入と患者の転帰改善への道を開く可能性がある。」

人間の脳には、複雑な方法で通信し相互作用する細胞の複雑なネットワークが組み込まれています。 これらの各細胞内には、重要な細胞機能を決定するクロマチンや RNA などの遺伝成分の動的な相互作用があります。 脳細胞が成長し老化するにつれて、クロマチンと RNA の間の相互作用が変化します。 そして、各細胞内では、特に成熟細胞では、これらの複合体は大きく異なります。 しかし、これらの相互作用の微妙な違いを解明することは依然として困難な課題です。

MUSIC は、個々の脳細胞の内部の仕組みを知るための最先端のツールです。 Zhong氏のチームは、MUSICを使用して、59歳以上のアルツハイマー病患者とそうでない人を含む14人のドナーから採取した死後の脳サンプル、特にヒトの前頭葉組織を分析した。 彼らは、さまざまな種類の脳細胞が、クロマチンと RNA の間の相互作用の異なるパターンを示すことを発見しました。 興味深いことに、短距離のクロマチン相互作用が少ない細胞は、老化やアルツハイマー病の兆候を示す傾向がありました。

「この革新的な単一細胞技術により、一部の脳細胞が他の細胞よりも『古い』ことがわかりました」と Zhong 氏は述べています。 注目すべきことに、アルツハイマー病患者は健康な人と比べて、これらの古い脳細胞の割合が高いと同氏は説明した。

研究者らは、この発見はアルツハイマー病の新しい治療法の開発に役立つ可能性があると述べている。

研究の共同筆頭著者で生物情報学博士のXingzhao Wen氏は、「これらの老化した細胞の調節不全遺伝子を特定し、局所的なクロマチン構造におけるそれらの機能を理解できれば、新たな潜在的な治療標的も特定できるだろう」と述べた。 鍾氏の研究室の候補者。

この研究では、脳細胞の老化における性別特有の違いも明らかになった。 研究者らは、雌マウスの皮質において、老化したニューロンに対する老化した希突起膠細胞の比率が高いことを発見した。 希突起膠細胞は、ニューロンの周囲に保護層を提供する脳細胞の一種です。 正常な脳機能の維持におけるそれらの重要な役割を考えると、老化した希突起膠細胞の有病率の増加は、潜在的に認知機能の低下を悪化させる可能性があります。

「女性の皮質に古い希突起膠細胞が不均衡に存在することは、女性に観察される神経変性疾患や精神障害のリスク増加に新たな光を当てる可能性がある」とウェン博士は述べた。

次に研究者らは、特定の脳細胞で観察される老化の加速の原因となる因子（調節遺伝子や遺伝子回路など）を特定するためにMUSICを使用できるように、MUSICのさらなる最適化に取り組む予定だ。 「その後、脳の老化を緩和することを期待して、これらの遺伝子や回路の活動を妨げる戦略を考案する予定です」とZhong氏は述べた。

この研究は、国立衛生研究所 (DP1DK126138、R01GM138852、UH3CA256960、U01CA200147、R01HD107206) およびクルーガー研究助成金によって支援されています。

開示: Sheng Zhong は Genemo, Inc. の創設者および株主です。残りの著者は競合する利害関係を宣言していません。