284 darcov odhaľuje zmeny v starnúcom mozgu

Oblasť mozgu za čelom, ktorá nám pomáha plánovať, zvažovať možnosti a udržať si v pamäti telefónne číslo, nestarne rovnomerne. Bunky sa v ranom veku výrazne menia, v dospelosti sa ich pomery ustália a neskôr sa znovu posúvajú. Ukazuje to jedna z deviatich koordinovaných štúdií medzinárodného konzorcia vedeného výskumníkmi z Mount Sinai (Mount Sinai). Táto krivka dáva vedcom obraz bežného starnutia pre jednotlivé typy buniek. Vďaka nemu môžu skúmať, čo k nemu pridáva choroba.

Predstavme si výskumníčku, ktorá skúma mozgové tkanivo človeka, ktorý zomrel vo vyššom veku s demenciou. V imunitných bunkách mozgu nájde nezvyčajnú aktivitu. Súvisí s chorobou, alebo sa takto správajú aj bunky v každom staršom mozgu? Bez porovnania so zdravým mozgom podobného veku to nevie rozlíšiť.

Ako čítať aktivitu bunky

Každá bunka má rovnaký súbor genetických „receptov“, no v danom okamihu si prepisuje len tie, ktoré práve používa. Tieto pracovné kópie sa volajú RNA. Ich počet ukáže, čím sa bunka zaoberala v čase odberu tkaniva. Je to záznam jej aktivity, nie priame zobrazenie bielkovín a nervových okruhov, ktoré podľa týchto „receptov“ napokon vznikajú.

Staršie metódy čítali RNA z celého kusu tkaniva naraz, ako keby sme ovocný šalát rozmixovali na smoothie a potom sa z neho pokúšali zistiť, čo v ňom bolo. Zmena obmedzená na mikroglie, imunitné bunky sídliace v mozgu, sa tak mohla stratiť pod oveľa silnejším signálom z neurónov. Použitá metóda, sekvenovanie RNA v jednotlivých bunkových jadrách, vzorky oddeľuje. Výskumníci izolujú jadro každej bunky, ktoré prežije zmrazenie, a jeho RNA čítajú osobitne.

Porovnaním mnohých takýchto snímok môžu vedci roztriediť bunky podľa typu: na neuróny, podporné bunky zvané glie, imunitné bunky a bunky ciev. Potom skúmajú, ako sa jednotlivé typy líšia v mladom a starom mozgu. Najväčšiu časť rozdielov vysvetľuje samotný typ bunky. Podľa The Transmitter typ bunky vysvetľoval 50,5 % nameranej variability v aktivite génov (The Transmitter).

Tri obdobia, nie jeden dátum

Najväčšie rozdiely vedci našli u najmladších darcov. Neurovedec Juan Lerma z CSIC povedal pre El Mundo, že vzorce RNA naznačujú vznik nových gliových buniek, prestavbu synapsií — spojení medzi neurónmi — a odstraňovanie buniek programovanou smrťou (El Mundo). Ide o interpretáciu toho, ktoré gény sú zapnuté, nie o procesy, ktoré vedci priamo pozorovali.

Štúdia vychádzala zo vzoriek od 284 neurotypických darcov vo veku od dojčenského obdobia do 97 rokov. Zistila, že zastúpenie väčšiny podtypov neurónov a gliových buniek sa približne od 24 rokov ustáli, hoci existujú výnimky (Nature). La Vanguardia zistenie zhrnula titulkom, podľa ktorého ľudský mozog dozrieva až do 24 rokov (La Vanguardia). Skutočný výsledok je užší. Štúdia skladá obraz z mozgov rôznych ľudí, ktorí zomreli v rôznom veku, a opisuje tak trend v populácii v jednej oblasti mozgu, nie dátum v kalendári jednotlivca. Nehovorí ani to, že sa po 24. roku zastaví učenie.

Približne od 60 alebo 65 rokov sa rozdiely znovu objavujú, najmä v gliových a imunitných bunkách, nie v celej mozgovej kôre (The Transmitter). Španielske médiá spájali aktivitu v ranom veku s génmi spájanými so schizofréniou a bipolárnou poruchou, a neskoršiu aktivitu gliových buniek s génmi spájanými s Alzheimerovou chorobou (El Imparcial). Ide o časovú zhodu medzi skupinami génov a životnými obdobiami. Neznamená to, že niektorý z týchto vzorcov spôsobuje ochorenie.

Kde sa končí starnutie a začína choroba

Mapa starnutia získava ďalší význam v porovnaní so svojím rozsiahlejším náprotivkom. Atlas viacerých ochorení z tej istej kolekcie zachytáva vyše 6,3 milióna bunkových jadier od 1 494 darcov vrátane ľudí s Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou, schizofréniou a bipolárnou poruchou (Nature). Počet jadier nie je počtom ľudí a vekové krivky vychádzajú len zo vzoriek od zdravých darcov. Atlas opisuje niektoré programy bunkovej aktivity spoločné pre viaceré ochorenia a iné, ktoré sú špecifické pre jedno z nich.

Vráťme sa k výskumníčke so vzorkou od človeka s demenciou. Signál z jeho imunitných buniek teraz môže porovnať s tým, ako tieto bunky zvyčajne vyzerajú v zdravých mozgoch podobného veku. Ak sa zhoduje, pravdepodobne ide o bežné starnutie. Ak sa od krivky odchyľuje, môže ísť o stopu, ktorú stojí za to ďalej skúmať.

Táto práca prináša referenčný obraz, ktorý pomáha odlíšiť signály spojené s chorobou od bežného starnutia v jednej oblasti mozgovej kôry. Je to nástroj na výskum, nie diagnostický test ani liečba. Laboratórne a klinické experimenty ešte musia ukázať, ktoré z možných signálov skutočne prispievajú k príznakom.