Учёные из Вирджинского политехнического института (Virginia Tech) выявили молекулярные механизмы, лежащие в основе возрастного снижения памяти, — и показали, что эти процессы можно обратить. В двух исследованиях с использованием технологии редактирования генов CRISPR исследователи восстановили работу нейронных цепей, отвечающих за хранение и воспроизведение воспоминаний, и улучшили память у пожилых крыс.
Результаты показывают, что потеря памяти — не неизбежное следствие старения, а процесс, связанный с конкретными изменениями в клеточной регуляции, которые со временем, возможно, удастся корректировать на молекулярном уровне.
Ключевые факты
- Учёные выявили два ключевых механизма возрастного снижения памяти: нарушение процесса K63-полиубиквитинирования и молекулярное «молчание» гена IGF2, поддерживающего формирование памяти.
- С помощью инструментов CRISPR исследователи восстановили нормальную работу этих путей у пожилых крыс и улучшили их показатели памяти.
- Коррекция процессов в гиппокампе и миндалине нормализовала передачу сигналов между нейронами.
- Результаты открывают перспективу для будущих генных терапий возрастных когнитивных нарушений.
Как это работает
В первой работе, опубликованной в журнале Neuroscience, команда под руководством Тимоти Джерома и аспирантки Йиын Пэ изучала процесс K63-полиубиквитинирования — «молекулярную маркировку», которая помогает белкам мозга взаимодействовать и формировать память.
С возрастом этот процесс нарушается:
- в гиппокампе, отвечающем за формирование и воспроизведение воспоминаний, уровень полиубиквитинирования растёт,
- а в миндалине, связанной с эмоциональной памятью, наоборот, снижается.
Используя систему CRISPR-dCas13 для редактирования РНК, учёные скорректировали этот дисбаланс и тем самым улучшили память у пожилых животных.
«Наши результаты показывают, что один и тот же молекулярный механизм по-разному влияет на работу разных областей мозга, — отметил Джером. — Но в обоих случаях его корректировка улучшает память».
Возвращение к работе гена IGF2
Во второй статье, опубликованной в Brain Research Bulletin, исследователи сосредоточились на гене IGF2, который поддерживает процессы памяти. С возрастом этот ген в гиппокампе «замолкает» из-за метилирования ДНК — накопления химических меток, блокирующих его активность.
С помощью системы CRISPR-dCas9 учёные удалили эти метки и вновь активировали ген. В результате пожилые крысы стали лучше запоминать и воспроизводить информацию.
«Фактически, мы просто “включили” ген обратно, — пояснил Джером. — И сразу увидели эффект: пожилые животные запоминали значительно лучше. У более молодых, у которых ещё не было нарушений памяти, изменений не наблюдалось — значит, важен момент вмешательства».
Почему это важно
Две работы вместе показывают: возрастная потеря памяти — результат множества взаимосвязанных молекулярных процессов, а не одного сбоя.
«Мы часто фокусируемся на одной молекуле, — отметил Джером. — Но мозг стареет комплексно, и нужно рассматривать весь каскад изменений. Понимание этих механизмов поможет нам приблизиться к лечению деменции и болезни Альцгеймера».
Что это значит для науки и медицины
Исследование демонстрирует, что возрастные когнитивные нарушения потенциально поддаются коррекции на молекулярном уровне. Хотя работа пока выполнена на животных, она открывает перспективу для создания безопасных генных терапий, направленных на поддержание памяти у пожилых людей.
Источник: “Increased DNA methylation of Igf2 in the male hippocampus regulates age-related deficits in synaptic plasticity and memory” by Timothy Jarome et al. Brain Research Bulletin
