Investigadores de la Universidad de California en San Diego, utilizando una nueva técnica llamada MÚSICA, han descubierto que algunas células cerebrales envejecen más rápidamente, particularmente en pacientes con Alzheimer, lo que revela nuevos objetivos potenciales para el tratamiento y conocimientos sobre las diferencias en el envejecimiento cerebral entre los sexos.
Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han descubierto que ciertas células cerebrales envejecen más rápidamente que otras y son más comunes en personas con Alzheimer enfermedad. También observaron diferencias en el envejecimiento de células cerebrales específicas entre los sexos, con la corteza femenina mostrando una mayor proporción de oligodendrocitos “viejos” a neuronas “viejas” en comparación con la corteza masculina.
Los descubrimientos fueron posibles gracias a una nueva técnica llamada MÚSICA (multinucleic ácido mapear interacciones en células individuales), lo que permite a los investigadores echar un vistazo al interior de las células cerebrales individuales y mapear las interacciones entre la cromatina, que es la forma fuertemente enrollada de ADN-Y ARN. Esta técnica permite a los investigadores visualizar estas interacciones con resolución unicelular y estudiar cómo influyen en la expresión genética.
El trabajo se detalla en un artículo publicado en Naturaleza.
Potencial de la MÚSICA en la investigación de la enfermedad de Alzheimer
“La MÚSICA es una herramienta poderosa que puede permitirnos profundizar en las complejidades de la enfermedad de Alzheimer”, dijo el autor principal del estudio, Sheng Zhong, profesor del Departamento de Bioingeniería Shu Chien-Gene Lay de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego. . “La tecnología tiene el potencial de ayudarnos a descubrir nuevos mecanismos moleculares subyacentes a la patología del Alzheimer, lo que podría allanar el camino para intervenciones terapéuticas más específicas y mejores resultados para los pacientes. »
El cerebro humano alberga una compleja red de células que se comunican e interactúan de formas complejas. Dentro de cada una de estas células existe una interacción dinámica de componentes genéticos, incluidos la cromatina y el ARN, que dictan funciones celulares cruciales. A medida que las células cerebrales crecen y envejecen, estas interacciones entre la cromatina y el ARN cambian. Y dentro de cada célula, estos complejos pueden variar considerablemente, especialmente en las células maduras. Sin embargo, desenredar los matices de estas interacciones sigue siendo un desafío formidable.
Ingrese a MÚSICA, una herramienta de vanguardia que proporciona una ventana al funcionamiento interno de las células cerebrales individuales. Utilizando MÚSICA, el equipo de Zhong analizó muestras de cerebro post mortem, específicamente tejido de la corteza frontal humana, obtenidas de 14 donantes de 59 años o más, algunos con la enfermedad de Alzheimer y otros no. Descubrieron que diferentes tipos de células cerebrales mostraban distintos patrones de interacciones entre la cromatina y el ARN. Curiosamente, las células con menos interacciones de cromatina de corto alcance tendían a mostrar signos de envejecimiento y enfermedad de Alzheimer.
Descubrimientos y direcciones futuras.
“A través de esta tecnología transformadora unicelular, descubrimos que algunas células cerebrales son ‘más antiguas’ que otras”, dijo Zhong. En particular, las personas con enfermedad de Alzheimer tenían una mayor proporción de estas células cerebrales más viejas que las personas sanas, explicó.
Los investigadores dicen que este descubrimiento podría contribuir al desarrollo de nuevos tratamientos para la enfermedad de Alzheimer.
“Si pudiéramos identificar genes desregulados en estas células envejecidas y comprender sus funciones en la estructura de la cromatina local, también podríamos identificar nuevos objetivos terapéuticos potenciales”, dijo el coautor del estudio Xingzhao Wen, Ph.D. candidato en el laboratorio de Zhong.
El estudio también reveló diferencias específicas de sexo en el envejecimiento de las células cerebrales. En la corteza de ratones hembra, los investigadores encontraron una mayor proporción de oligodendrocitos envejecidos y neuronas envejecidas. Los oligodendrocitos son un tipo de célula cerebral que forma una capa protectora alrededor de las neuronas. Dado su papel esencial en el mantenimiento de la función cerebral normal, una mayor prevalencia de oligodendrocitos envejecidos podría exacerbar potencialmente el deterioro cognitivo.
“La presencia desproporcionada de oligodendrocitos antiguos en la corteza femenina podría arrojar nueva luz sobre los mayores riesgos de trastornos neurodegenerativos y mentales observados en las mujeres”, dijo Wen.
A continuación, los investigadores trabajarán para optimizar aún más la MÚSICA para que pueda usarse para identificar factores, como genes reguladores y circuitos genéticos, responsables del envejecimiento acelerado observado en células cerebrales específicas. “A continuación, desarrollaremos estrategias para obstaculizar la actividad de estos genes o circuitos, con la esperanza de mitigar el envejecimiento cerebral”, dijo Zhong.
El estudio fue financiado por la Institutos Nacionales de Salud.
