Несмотря на распространенность болезни Альцгеймера, лечения до сих пор не существует, отчасти потому, что было сложно изучить, как развивается болезнь. Теперь ученые из Института Солка открыли новое понимание того, что идет не так во время болезни Альцгеймера, путем выращивания нейронов, которые напоминают — точнее, чем когда-либо прежде — клетки мозга у пожилых пациентов. И, как и сами пациенты, пораженные нейроны теряют свою клеточную идентичность.
Результаты, опубликованные 27 апреля 2021 года в журнале Cell Stem Cell , показали, что эти клетки мозга характеризуются маркерами стресса, а также изменениями, при которых клетки становятся менее специализированными. Интересно, что многие изменения, наблюдаемые в этих клетках, аналогичны тем, что наблюдаются в раковых клетках — еще одном заболевании, связанном со старением.
«Мы знаем, что риск болезни Альцгеймера экспоненциально увеличивается с возрастом, но из-за неполного понимания возрастного патогенеза было трудно разработать эффективные методы лечения», — говорит профессор и президент Salk Расти Гейдж, старший автор статьи. «Лучшие модели болезни жизненно важны для понимания основных движущих сил этих отношений».
В более раннем исследовании лаборатория Гейджа показала новый способ использования образцов кожи для создания клеток мозга. Эти индуцированные нейроны более точно отражают возраст человека, от которого они произошли (в отличие от нейронов, сделанных из более часто используемых индуцированных плюрипотентных стволовых клеток). Новое исследование основывается на этом открытии и является первым исследованием, в котором клетки кожи людей с болезнью Альцгеймера используются для создания индуцированных нейронов, которые имеют характеристики нейронов, обнаруженных в головном мозге пациентов.
«Подавляющее большинство случаев болезни Альцгеймера возникают спорадически и не имеют известной генетической причины», — говорит Джером Мертенс, доцент кафедры Солка и первый автор статьи, который также принимал участие в этой более ранней работе. «Наша цель здесь состояла в том, чтобы увидеть, могут ли индуцированные нейроны, которые мы генерировали от пациентов с болезнью Альцгеймера, научить нас чему-нибудь новому об изменениях, которые происходят в этих клетках при развитии болезни».
В текущем исследовании исследователи собрали клетки кожи у 13 пациентов со спорадической возрастной болезнью Альцгеймера. Они также использовали клетки трех человек, страдающих более редкой наследственной формой заболевания. В качестве контроля они собрали клетки кожи у 19 человек, соответствующих возрасту, но не страдающих болезнью Альцгеймера. Используя особый тип клеток кожи, называемый фибробластами, они генерировали индуцированные нейроны от каждого из доноров клеток. Затем они сравнили молекулярные различия в клетках тех, у кого была болезнь Альцгеймера, с клетками тех, у кого нет.
Исследователи обнаружили, что индуцированные нейроны, сделанные из клеток людей с болезнью Альцгеймера, имели отличительные характеристики, которые отличались от клеток здоровых контрольных субъектов. Во-первых, в клетках Альцгеймера не хватало синаптических структур, которые важны для передачи сигналов друг другу. У них также были изменения в их сигнальных путях, которые контролируют функцию клеток, что указывает на то, что клетки подверглись стрессу. Кроме того, когда исследователи проанализировали транскриптомы клеток — тип анализа, который показывает, какие белки производят клетки, — они обнаружили, что индуцированные нейроны болезни Альцгеймера имеют очень похожие молекулярные сигнатуры с незрелыми нервными клетками, обнаруженными в развивающемся мозге.
