Исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) провели первый комплексный анализ генов, клеток головного мозга пациентов с болезнью Альцгеймера. Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Nature, позволили ученым идентифицировать отличительные клеточные пути при данном заболевании. Этот анализ поможет предложить множество потенциальных новых мишеней для лечения болезни Альцгеймера.
«Это исследование дает, на мой взгляд, самую первую карту для изучения всех молекулярных процессов, которые изменяются при болезни Альцгеймера в каждом типе клеток, которые мы теперь можем надежно охарактеризовать», – считает автор исследования Манолис Келлис (Manolis Kellis).
Материалы и методы обследования
Исследователи проанализировали посмертные образцы головного мозга 24 человек, которые показали высокий уровень патологии болезни Альцгеймера, и 24 человек того же возраста, у которых не было этих признаков заболевания. Ученые провели секвенирование одноклеточной РНК примерно на 80000 клеток от этих субъектов.
Результаты научной работы
В исследовании обнаружено, что процесс, называемый миелинизацией аксонов, значительно нарушен у пациентов с болезнью Альцгеймера. Исследователи также обнаружили, что клетки мозга мужчин и женщин значительно различаются по тому, как их гены реагируют на болезнь.
Используя метод секвенирования отдельных клеток, исследователи смогли проанализировать не только самые распространенные типы клеток, которые включают возбуждающие и ингибирующие нейроны, но также и более редкие, не нейрональные клетки головного мозга, такие как олигодендроциты, астроциты и микроглии. Исследователи обнаружили, что у каждого из этих типов клеток были разные различия в экспрессии генов у пациентов с болезнью Альцгеймера. Некоторые из наиболее значительных изменений произошли в генах, связанных с регенерацией аксонов и миелинизацией. Исследователи обнаружили, что у людей с болезнью Альцгеймера гены, связанные с миелинизацией, были затронуты как в нейронах, так и в олигодендроцитах, клетках, которые продуцируют миелин. Большинство этих специфических для типа клеток изменений в экспрессии генов произошло на ранних стадиях развития заболевания. На более поздних стадиях исследователи выявили, что у большинства клеток мозга обнаружены гены, связанные с реакцией на стресс, запрограммированной гибелью клеток и клеточным механизмом, необходимым для поддержания целостности белка.
Половые различия
Исследователи также обнаружили корреляции между экспрессией генов и другими показателями тяжести болезни Альцгеймера, такими как уровень амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков, а также когнитивные нарушения. Это позволило им идентифицировать «модули» генов, которые, по-видимому, связаны с различными аспектами заболевания.
Исследователи утверждают, что самым удивительным открытием стало резкое различие между клетками головного мозга пациентов мужского и женского пола, страдающих болезнью Альцгеймера. Ученые обнаружили, что возбуждающие нейроны и другие клетки головного мозга пациентов мужского пола демонстрировали менее выраженные изменения экспрессии генов при болезни Альцгеймера. Напротив, клетки мозга пациентов женского пола показали значительно более серьезные изменения экспрессии генов при болезни Альцгеймера и расширенный набор измененных путей.
Исследователи обнаружили, что у женщин с серьезным дефицитом памяти было гораздо больше повреждений белого вещества, чем у мужчин.
Авторы другого исследования утверждают, что видеоигра поможет диагностировать болезнь Альцгеймера.
