284 dawców pokazuje nierówne starzenie mózgu

Kora przedczołowa, położona za czołem i pomagająca planować, ważyć decyzje czy zapamiętać numer telefonu, nie starzeje się równomiernie. We wczesnym życiu jej komórki bardzo się różnią, w dorosłości ich aktywność się stabilizuje, a później znów ulega zmianom. Tak wynika z jednej z dziewięciu skoordynowanych publikacji międzynarodowego konsorcjum kierowanego przez badaczy z Mount Sinai. Ta krzywa daje naukowcom punkt odniesienia: pokazuje, jak starzenie przebiega w poszczególnych typach komórek, i pomaga ustalić, co zmienia choroba.

Wyobraźmy sobie badaczkę, która analizuje tkankę mózgową osoby zmarłej w podeszłym wieku na demencję. W komórkach odpornościowych mózgu widzi nietypową aktywność. Czy to skutek choroby, czy zwykłe zachowanie tych komórek w starym mózgu? Bez zdrowego punktu odniesienia dla podobnego wieku nie może tego rozstrzygnąć.

Co komórka ma na liście zadań

Każda komórka zawiera ten sam genetyczny „przepis”, ale w danej chwili odczytuje tylko te instrukcje, których potrzebuje. Ich roboczymi kopiami jest RNA. Zliczenie tych kopii daje obraz tego, czym komórka zajmowała się w chwili pobrania tkanki. To ślad jej aktywności, a nie bezpośredni obraz białek i obwodów, które powstają na podstawie tych instrukcji.

Starsze metody odczytywały RNA z całego fragmentu tkanki naraz, jakby próbować ocenić sałatkę owocową po zmiksowaniu jej na koktajl. Zmiana ograniczona do mikrogleju, czyli komórek odpornościowych mózgu, mogła zniknąć pod znacznie silniejszym sygnałem neuronów. Zastosowana w tym badaniu metoda, sekwencjonowanie RNA pojedynczych jąder komórkowych, pozwala oddzielić poszczególne składniki. Naukowcy wyodrębniają jądra komórek, które przetrwały zamrożenie, i odczytują zawarte w nich RNA.

Porównanie wielu takich obrazów pozwala rozróżnić typy komórek: neurony, komórki podporowe zwane glejowymi, komórki odpornościowe i komórki naczyń krwionośnych. Naukowcy mogą wtedy sprawdzić, czym różni się każdy typ w młodym i starym mózgu. Największe znaczenie dla obrazu ma to, z jakim typem komórki mamy do czynienia. Jak podaje The Transmitter, typ komórki odpowiadał za 50,5% mierzonego zróżnicowania aktywności genów.

Trzy etapy, nie konkretne urodziny

Największe różnice widać u najmłodszych dawców. Neuronaukowiec z CSIC Juan Lerma powiedział „El Mundo”, że wzorce RNA wskazują na wytwarzanie komórek glejowych, przebudowę synaps, czyli połączeń między neuronami, oraz usuwanie komórek w procesie zaprogramowanej śmierci (El Mundo). To interpretacja oparta na aktywności genów, a nie procesy zaobserwowane bezpośrednio przez badaczy.

Badanie objęło 284 dawców określonych jako neurotypowi, w wieku od niemowlęctwa do 97 lat. Wykazało, że względne proporcje większości podtypów neuronów i komórek glejowych stabilizują się około 24. roku życia, choć są wyjątki (Nature). „La Vanguardia” ujęła wynik w nagłówku jako dowód, że ludzki mózg dojrzewa do 24. roku życia (La Vanguardia). Wniosek z badania jest węższy. Zestawia ono różne osoby zmarłe w różnym wieku, opisuje więc tendencję w populacji i w jednym obszarze mózgu, a nie datę graniczną dla każdego człowieka. Nie mówi też, że po tym wieku człowiek przestaje się uczyć.

Około 60. lub 65. roku życia różnice znów stają się wyraźniejsze, ale dotyczą głównie komórek glejowych i odpornościowych, a nie całej kory mózgowej (The Transmitter). Hiszpańskie media powiązały aktywność genów we wczesnym życiu z genami kojarzonymi ze schizofrenią i chorobą afektywną dwubiegunową, a późniejszą aktywność komórek glejowych — z genami związanymi z chorobą Alzheimera (El Imparcial). Chodzi o zbieżność w czasie między aktywnością zestawów genów a etapami życia. Nie dowodzi ona, że którykolwiek z tych wzorców wywołuje chorobę.

Gdzie kończy się starzenie, a zaczyna choroba

Mapa zmian w ciągu życia staje się bardziej użyteczna w zestawieniu z większym atlasem, opublikowanym w tej samej serii. Obejmuje on ponad 6,3 mln jąder komórkowych od 1 494 dawców, w tym osób z chorobą Alzheimera, chorobą Parkinsona, schizofrenią i chorobą afektywną dwubiegunową (Nature). Liczba jąder nie oznacza liczby osób, a krzywe wieku opierają się wyłącznie na zdrowych dawcach. Atlas wskazuje zestawy aktywności wspólne dla różnych chorób oraz takie, które występują tylko w jednej z nich.

Wróćmy do badaczki analizującej próbkę osoby z demencją. Może teraz porównać sygnał z komórek odpornościowych z tym, jak podobne komórki zwykle zachowują się w zdrowym mózgu w zbliżonym wieku. Jeśli sygnał pasuje do typowego wzorca, może wynikać ze zwykłego starzenia. Jeśli od niego odbiega, staje się tropem wartym dalszego badania.

Taki jest wynik tych prac: punkt odniesienia, który pozwala odróżniać sygnały związane z chorobą od zmian typowych dla starzenia w jednym obszarze kory mózgowej. To narzędzie badawcze, nie test diagnostyczny ani metoda leczenia. Badania laboratoryjne i kliniczne muszą jeszcze wykazać, które z tych tropów rzeczywiście przyczyniają się do objawów.