Новое исследование предполагает, что клетки могут погибнуть из-за естественных генетических вариаций в клетках мозга, которые до недавнего времени считались генетически идентичными. Этот вариант, называемый «соматический мозаицизм», может объяснить, почему нейроны височной доли первыми умирают при болезни Альцгеймера, например, и почему дофаминергические нейроны первыми умирают при болезни Паркинсона.
«Это был большой открытый вопрос в неврологии, особенно в отношении различных нейродегенеративных заболеваний», – сказал нейробиолог Майкл МакКоннелл, доктор философии из Центра иммунологии мозга и глии UVA (BIG). "Что это за избирательная уязвимость? Что лежит в основе? Итак, теперь, с нашей работой, выдвигаются гипотезы о том, что может быть, что разные области мозга на самом деле имеют разные сады этих [вариаций] у молодых людей, и это настраивает разные области для упадка в более позднем возрасте."
Самый неожиданный результат
Открытие стало неожиданным в результате исследований МакКоннелла по поводу шизофрении.
Именно в этом контексте он и его сотрудники впервые обнаружили неожиданные вариации в генетическом составе отдельных клеток мозга. Это открытие может помочь объяснить не только шизофрению, но и депрессию, биполярное расстройство, аутизм и другие состояния.
Продолжая свои исследования, МакКоннелл ожидал, что этот мозаицизм будет усиливаться с возрастом – что со временем мутации будут накапливаться.
Он и его сотрудники из Johns Hopkins обнаружили прямо противоположное: у молодых людей больше всего мозаицизма, а у пожилых – меньше всего.
«Мы завершили создание атласа, который содержал нейроны 15 человек.
Ни у одного из этих людей не было болезней ", – сказал МакКоннелл из отдела биохимии и молекулярной генетики UVA и отдела нейробиологии UVA. «Их возраст варьировался от менее года до 94 лет, и это показало идеальную корреляцию – идеальную антикорреляцию – с возрастом."
Основываясь на этом открытии, МакКоннелл считает, что нейроны со значительной генетической изменчивостью, известные как нейроны CNV, могут быть наиболее уязвимыми перед смертью.
И это может объяснить идиосинкразическую смерть определенных нейронов при различных нейродегенеративных заболеваниях. Например, у людей с наибольшим количеством нейронов CNV в височной доле может развиться болезнь Альцгеймера.
По словам МакКоннелла, необходимо проделать дополнительную работу, чтобы полностью понять, что происходит. До сих пор он изучал только нейроны лобной коры головного мозга, и его исследования ограничены тем фактом, что нейроны можно исследовать только после смерти, поэтому прямые сравнения могут быть затруднены. Но он очень рад расширить сферу своего исследования.
«Поскольку я сотрудничаю с Институтом Либера, и у них есть этот фантастический банк мозга, теперь я могу смотреть на лобную кору [для исследования шизофрении] и на височную долю у тех же людей», – сказал МакКоннелл. "Итак, теперь я действительно могу начать более тщательно составлять карты, составляя атлас различных областей мозга многих людей."
Это исследование может значительно продвинуть наше понимание как нейродегенеративных заболеваний, так и когнитивного снижения, которое преследует нас с возрастом, что потенциально может привести к новым методам лечения.
«Что действительно интересно в мозаицизме, так это то, что он коренным образом меняет наши предположения о природе, потому что мы всегда предполагали, что каждая клетка любого отдельного человека имеет один и тот же геном, одну и ту же ДНК в каждой клетке», – сказал МакКоннелл. "А теперь мы показываем, что все по-другому и что это может значить."