284 luovuttajan solukartta näyttää aivojen ikääntymisen erot

Otsan takana sijaitseva aivojen etuotsalohko auttaa suunnittelemaan, punnitsemaan vaihtoehtoja ja pitämään puhelinnumeron mielessä. Sen solut eivät ikäänny tasaisesti: ne eroavat paljon toisistaan elämän alkuvaiheessa, tasaantuvat aikuisuudessa ja muuttuvat jälleen myöhemmin. Tähän tulokseen päätyi yksi yhdeksästä koordinoidusta tutkimuksesta, jotka julkaisi Mount Sinai -tutkijoiden johtama kansainvälinen yhteenliittymä (Mount Sinai). Ikäkohtainen vertailuaineisto auttaa tutkijoita erottamaan normaalin ikääntymisen sairauden vaikutuksista solutyypeittäin.

Kuvitellaan tutkija, joka tutkii vanhana dementiaan kuolleen ihmisen aivokudosta. Hän havaitsee poikkeavaa toimintaa aivojen immuunisoluissa. Johtuuko se sairaudesta vai käyttäytyvätkö solut samalla tavoin kaikissa vanhoissa aivoissa? Ilman samanikäisten terveiden ihmisten vertailua vastausta on vaikea saada.

Solun geenien käyttötilanne

Jokaisessa solussa on sama geenivalikoima, mutta solu käyttää kerrallaan vain osaa geeneistään. Geenien kopioista syntyvät RNA-molekyylit. Niiden määrää mittaamalla saadaan tilannekuva siitä, mihin solu keskittyi kudosnäytteenottohetkellä. Mittaus kertoo geenien toiminnasta, mutta ei suoraan proteiineista tai hermoverkoista, joita geenien ohjaama toiminta myöhemmin rakentaa.

Aiemmissa menetelmissä RNA luettiin kokonaisesta kudosnäytteestä. Silloin esimerkiksi mikroglian, aivojen omien immuunisolujen, muutos saattoi hukkua hermosolujen paljon suurempaan signaaliin. Tutkimuksessa käytetty yksittäisten solutumien RNA-sekvensointi erottelee solutyypit toisistaan: tutkijat eristävät solujen tumat, jotka säilyvät pakastuksessa, ja lukevat niiden RNA:n erikseen.

Lukuisia tilannekuvia vertaamalla tutkijat voivat ryhmitellä soluja tyypin mukaan: hermosoluiksi, tukisoluiksi eli gliasoluiksi, immuunisoluiksi ja verisuonten soluiksi. Sen jälkeen he voivat tutkia, miten kukin tyyppi eroaa nuorten ja vanhojen aivoissa. Solutyyppi selitti 50,5 % geenien toiminnassa mitatusta vaihtelusta, kertoo The Transmitter (The Transmitter).

Kolme vaihetta, ei yhtä ikärajaa

Nuorimpien luovuttajien näytteissä erot olivat suurimmat. CSIC:n neurotieteilijä Juan Lerma kertoi El Mundolle, että RNA-mallit viittaavat gliasolujen syntymiseen, hermosolujen välisten yhteyksien eli synapsien muovautumiseen ja solujen poistumiseen ohjelmoidun solukuoleman kautta (El Mundo). Näitä prosesseja ei havaittu suoraan, vaan niitä pääteltiin aktiivisista geeneistä.

Tutkimuksessa analysoitiin 284 neurotyypillisen luovuttajan näytteitä. Luovuttajat olivat iältään imeväisistä 97-vuotiaisiin. Useimpien hermosolu- ja gliasolualaluokkien suhteelliset osuudet vakiintuivat noin 24 vuoden iässä, muutamin poikkeuksin (Nature). La Vanguardia otsikoi tuloksen niin, että ihmisen aivot kypsyvät vasta 24-vuotiaana (La Vanguardia). Tutkimuksen havainto on rajatumpi. Eri-ikäisinä kuolleiden ihmisten näytteistä koottu aineisto kuvaa yhden aivoalueen väestötason kehitystä, ei yksittäisen ihmisen aikataulua. Se ei myöskään tarkoita, että oppiminen lakkaisi.

Noin 60–65 vuoden iästä alkaen erot lisääntyvät jälleen. Muutokset painottuvat gliasoluihin ja immuunisoluihin eivätkä koske koko aivokuorta (The Transmitter). Espanjalaisissa medioissa varhaisen elämän geenitoiminta yhdistettiin skitsofreniaan ja kaksisuuntaiseen mielialahäiriöön liitettyihin geeneihin, myöhempi gliasolujen toiminta taas Alzheimerin tautiin liitettyihin geeneihin (El Imparcial). Kyse on geenijoukkojen toiminnan ja elämänvaiheiden ajallisesta yhteydestä. Tulos ei osoita, että kumpikaan geenitoiminnan malli aiheuttaisi sairautta.

Missä ikääntyminen päättyy ja sairaus alkaa

Ikäkartta saa lisää käyttöarvoa, kun sitä verrataan saman tutkimuskokonaisuuden laajempaan aineistoon. Eri sairauksia vertailevassa kartoituksessa analysoitiin yli 6,3 miljoonaa solutumaa 1 494 luovuttajalta. Mukana oli Alzheimerin tautia, Parkinsonin tautia, skitsofreniaa tai kaksisuuntaista mielialahäiriötä sairastaneita (Nature). Solutumien määrä ei kerro tutkittujen ihmisten määrää, ja ikäkäyrät perustuvat vain terveisiin luovuttajiin. Kartoituksessa löydettiin sekä useille sairauksille yhteisiä geenitoiminnan ohjelmia että vain yhteen sairauteen liittyviä ohjelmia.

Palataan dementiaa sairastaneen ihmisen näytettä tutkivaan tutkijaan. Hän voi verrata immuunisolujen poikkeavaa toimintaa siihen, millaisia samanikäisten terveiden ihmisten solut tavallisesti ovat. Jos havainto vastaa ikäkäyrää, kyse on luultavasti tavanomaisesta ikääntymisestä. Jos se poikkeaa käyrästä, signaali kannattaa tutkia tarkemmin.

Tutkimus tarjoaa vertailuaineiston, jonka avulla sairauteen liittyviä signaaleja voidaan erottaa normaalista ikääntymisestä yhdellä aivokuoren alueella. Se on tutkimusväline, ei diagnostinen testi tai hoito. Laboratorio- ja kliinisissä tutkimuksissa on vielä selvitettävä, vaikuttavatko mahdolliset sairauteen liittyvät signaalit oireisiin.