חוקרי UC San Diego המשתמשים בטכניקה חדשה בשם MUSIC מצאו שחלק מתאי המוח מזדקנים מהר יותר, במיוחד בחולי אלצהיימר, וחושפים מטרות פוטנציאליות חדשות לטיפול ותובנות לגבי הבדלי הזדקנות המוח בין המינים.
מהנדסים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו מצאו שתאי מוח מסוימים מזדקנים מהר יותר מאחרים ושכיחים יותר אצל אנשים עם אלצהיימר מַחֲלָה. הם גם ציינו הבדלים בהזדקנות תאי מוח ספציפיים בין המינים, כאשר קליפת המוח הנשית מראה שיעור גדול יותר של אוליגודנדרוציטים "ישנים" ביחס לנוירונים "ישנים" בהשוואה לקליפת המוח הזכרית.
התגליות התאפשרו על ידי טכניקה חדשה בשם MUSIC (רב-גרעיני חוּמצָה מיפוי אינטראקציה בתאים בודדים), המאפשר לחוקרים להציץ בתוך תאי מוח בודדים ולמפות אינטראקציות בין כרומטין – שהוא הצורה המפותלת בחוזקה של DNA-ו RNA. טכניקה זו מאפשרת לחוקרים לדמיין את האינטראקציות הללו ברזולוציה של תא בודד, כמו גם ללמוד כיצד הן משפיעות על ביטוי גנים.
העבודה מפורטת במאמר שפורסם ב טֶבַע.
הפוטנציאל של מוזיקה בחקר אלצהיימר
"מוזיקה היא כלי רב עוצמה שיכול לאפשר לנו לחפור עמוק יותר לתוך המורכבות של מחלת האלצהיימר", אמר מחבר המחקר הבכיר שנג ז'ונג, פרופסור במחלקה להנדסה ביולוגית של שו צ'ין-ג'ין בבית הספר להנדסה בסן דייגו ג'ייקובס. "לטכנולוגיה יש פוטנציאל לעזור לנו לחשוף מנגנונים מולקולריים חדשים העומדים בבסיס הפתולוגיה של אלצהיימר, שיכולים לסלול את הדרך להתערבויות טיפוליות ממוקדות יותר ולשיפור תוצאות המטופל".
המוח האנושי מכיל רשת מורכבת של תאים המתקשרים ומקיימים אינטראקציה בדרכים מורכבות. בתוך כל אחד מהתאים הללו טמון משחק דינמי של רכיבים גנטיים, כולל כרומטין ו-RNA, המכתיבים תפקודים תאיים חיוניים. ככל שתאי המוח גדלים ומזדקנים, האינטראקציות הללו בין כרומטין ל-RNA משתנות. ובתוך כל תא, הקומפלקסים הללו יכולים להשתנות במידה רבה, במיוחד בתאים בוגרים. עם זאת, גילוי הניואנסים של אינטראקציות אלה נותר אתגר אדיר.
היכנסו ל-MUSIC, כלי חדשני המציע צוהר לפעולה הפנימית של תאי מוח בודדים. באמצעות MUSIC, הצוות של Zhong ניתח דגימות מוח שלאחר המוות, במיוחד רקמות קליפת מוח קדמיות אנושיות, שהתקבלו מ-14 תורמים בני 59 ומעלה, חלקם עם מחלת אלצהיימר וחלקם ללא. הם גילו שסוגים שונים של תאי מוח הציגו דפוסים ברורים של אינטראקציות בין כרומטין ל-RNA. מעניין לציין שתאים עם פחות אינטראקציות כרומטין לטווח קצר נטו להראות סימני הזדקנות ומחלת אלצהיימר.
תגליות וכיוונים עתידיים
"עם הטכנולוגיה הטרנספורמטיבית הזו של תא יחיד, גילינו שתאי מוח מסוימים 'מבוגרים' יותר מאחרים", אמר ז'ונג. יש לציין שלאנשים עם מחלת אלצהיימר היה שיעור גבוה יותר של תאי מוח מבוגרים אלה בהשוואה לאנשים בריאים, הוא הסביר.
חוקרים אומרים שהתגלית יכולה לסייע בפיתוח של טיפולים חדשים למחלת האלצהיימר.
"אם נוכל לזהות את הגנים הבלתי מווסתים בתאים המבוגרים הללו ולהבין את תפקידיהם במבנה הכרומטין המקומי, נוכל גם לזהות מטרות טיפוליות פוטנציאליות חדשות", אמר הכותב הראשון במחקר Xingzhao Wen, דוקטור לביואינפורמטיקה. מועמד במעבדה של ג'ונג.
המחקר גם חשף הבדלים ספציפיים למין בהזדקנות תאי המוח. בקליפת המוח של נקבות עכברים, חוקרים מצאו יחס גבוה יותר בין אוליגודנדרוציטים מבוגרים לנוירונים מבוגרים. אוליגודנדרוציטים הם סוג של תאי מוח המספקים שכבת הגנה סביב נוירונים. בהתחשב בתפקידם הקריטי בשמירה על תפקוד מוח תקין, שכיחות מוגברת של אוליגודנדרוציטים מבוגרים עלולה להחמיר את הירידה הקוגניטיבית.
"הנוכחות הלא פרופורציונלית של אוליגודנדרוציטים ישנים בקליפת המוח הנשית יכולה לשפוך אור חדש על הסיכונים המוגברים של הפרעות ניווניות ונפשיות שנצפו בנשים", אמר וון.
בשלב הבא, החוקרים יעבדו על אופטימיזציה נוספת של MUSIC כך שיוכלו להשתמש בה כדי לזהות גורמים – כמו גנים רגולטוריים ומעגלי גנים – שאחראים להזדקנות המואצת הנצפית בתאי מוח ספציפיים. "לאחר מכן, נתכנן אסטרטגיות לעכב את הפעילות של הגנים או המעגלים הללו, בתקווה למתן את הזדקנות המוח", אמר ג'ונג.
המחקר מומן על ידי ה המכונים הלאומיים לבריאות.
