Επιστήμονες δημιούργησαν έναν λεπτομερή χάρτη της γονιδιακής δραστηριότητας σε μια κρίσιμη περιοχή του εγκεφάλου, τον προμετωπιαίο φλοιό, αποκτώντας νέα στοιχεία για τη φυσιολογική ανάπτυξη του εγκεφάλου αλλά και για σοβαρές παθήσεις, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η νόσος Πάρκινσον και η σχιζοφρένεια.

Σε εννέα ξεχωριστές μελέτες, οι ερευνητές εξέτασαν τις αλλαγές που παρατηρούνται με την πάροδο του χρόνου σε διαφορετικούς τύπους εγκεφαλικών κυττάρων και έκαναν σημαντικά βήματα προς την κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που βρίσκονται πίσω από ορισμένες από τις πιο σοβαρές νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές, ανοίγοντας παράλληλα τον δρόμο για την αναζήτηση νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων.

Ο προμετωπιαίος φλοιός αποτελεί το πρόσθιο τμήμα του εξωτερικού στρώματος του εγκεφάλου, πίσω από το μέτωπο. Συμμετέχει στον σχεδιασμό, στη λήψη αποφάσεων, στη ρύθμιση των συναισθημάτων και στην προσαρμογή της συμπεριφοράς. Παράλληλα, είναι ιδιαίτερα ευάλωτος στις αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία και οι λειτουργίες του επηρεάζονται σε πολλές ψυχιατρικές και νευροεκφυλιστικές παθήσεις.

Η γονιδιακή δραστηριότητα εξετάστηκε στους πυρήνες περισσότερων από 6,3 εκατομμυρίων εγκεφαλικών κυττάρων — μεταξύ άλλων νευρώνων, ανοσοκυττάρων, κυττάρων που σχετίζονται με τα αιμοφόρα αγγεία και υποστηρικτικών κυττάρων που συμβάλλουν στη φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου. Τα δείγματα προήλθαν από 1.494 νεκρούς δότες, ηλικίας από βρεφική έως 108 ετών, με διαφορετικές γενετικές καταβολές.

Στη μελέτη συμμετείχαν τόσο άνθρωποι χωρίς διαγνωσμένη εγκεφαλική διαταραχή όσο και ασθενείς με Αλτσχάιμερ, Πάρκινσον, άνοια με σωμάτια Lewy, αγγειακή άνοια, σχιζοφρένεια και διπολική διαταραχή. Οι ερευνητές εντόπισαν μοτίβα που ήταν κοινά σε ορισμένες από τις παθήσεις, αλλά και αλλαγές που φαίνεται να χαρακτηρίζουν συγκεκριμένες διαταραχές.

«Συνολικά, αυτές οι μελέτες βοηθούν να κατανοήσουμε πού εμφανίζονται οι αλλαγές που σχετίζονται με τις ασθένειες και ποιες βιολογικές διαδικασίες αξίζει να διερευνηθούν πιο προσεκτικά», δήλωσε ο δρ. Πάνος Ρούσσος, διευθυντής του Center for Disease Neurogenomics στην Ιατρική Σχολή Icahn του Mount Sinai στη Νέα Υόρκη και επικεφαλής της έρευνας, η οποία δημοσιεύθηκε την Τετάρτη στο Nature και σε άλλα επιστημονικά περιοδικά.

«Μια χρήσιμη θεραπεία πρέπει να επηρεάζει τη σωστή βιολογική διαδικασία στα σωστά κύτταρα. Αυτός ο χάρτης βοηθά να περιορίσουμε την αναζήτηση. Μπορεί να εντοπίσει ευάλωτους πληθυσμούς κυττάρων, να αποκαλύψει διαδικασίες που σχετίζονται με τη διατήρηση της εγκεφαλικής λειτουργίας και να βοηθήσει τους ερευνητές να αποφασίσουν ποιοι πιθανοί θεραπευτικοί στόχοι θα πρέπει να δοκιμαστούν», πρόσθεσε ο Ρούσσος.

Ισχυρές ομοιότητες

Οι νόσοι Αλτσχάιμερ, η άνοια με σωμάτια Lewy, η αγγειακή άνοια και η νόσος Πάρκινσον παρουσίασαν ιδιαίτερα ισχυρές ομοιότητες στη γονιδιακή δραστηριότητα που σχετίζεται με την ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων, την επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων και τη λειτουργία των αιμοφόρων αγγείων. Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης κοινές οδούς στη νόσο Αλτσχάιμερ και στη νόσο Πάρκινσον στα μικρογλοιακά κύτταρα, δηλαδή στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που βρίσκονται στον εγκέφαλο.

Συγκρίνοντας εγκεφαλικά δείγματα από δότες διαφορετικών ηλικιών, οι επιστήμονες διαπίστωσαν εκτεταμένες μοριακές αλλαγές κατά την ανάπτυξη μέχρι την ενηλικίωση, σχετική σταθερότητα κατά το μεγαλύτερο μέρος της ενήλικης ζωής και νέες αλλαγές σε μεγαλύτερες ηλικίες, ιδιαίτερα στα ανοσοκύτταρα και στα υποστηρικτικά κύτταρα του εγκεφάλου.

«Αυτό παρέχει ένα σημείο αναφοράς για να διακρίνουμε τη φυσιολογική γήρανση από τις αλλαγές που σχετίζονται με τις ασθένειες», δήλωσε ο Ρούσσος.

Οι ερευνητές προσδιόρισαν περίπου την ηλικία των 24 ετών ως ένα σημείο μετάβασης, μετά το οποίο το μεγαλύτερο μέρος των κυτταρικών τύπων σε αυτή την περιοχή του εγκεφάλου γίνεται πιο σταθερό.

«Αυτό δεν σημαίνει ότι ο εγκέφαλος ολοκληρώνει ξαφνικά την ανάπτυξή του στα 24α γενέθλια κάποιου ή ότι η παρακμή αρχίζει σε αυτή την ηλικία. Άλλες πτυχές της βιολογίας του εγκεφάλου συνεχίζουν να αλλάζουν καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής», διευκρίνισε ο Ρούσσος.

Η έρευνα εντόπισε επίσης κυτταρικά μοτίβα που συνδέονται με διαφορές στη γνωστική λειτουργία και με την κατάθλιψη που συνοδεύει τη νόσο Αλτσχάιμερ. Για παράδειγμα, άνθρωποι που διατήρησαν τη γνωστική τους λειτουργία παρά το γεγονός ότι παρουσίαζαν σημαντική παθολογία Αλτσχάιμερ εμφάνιζαν διαφορές στις διαδικασίες που σχετίζονται με την παραγωγή και τη διαχείριση ενέργειας στα εγκεφαλικά κύτταρα.

«Αυτά παρέχουν ενδείξεις για πιθανούς προστατευτικούς μηχανισμούς που χρειάζονται περαιτέρω διερεύνηση», σημείωσε ο Ρούσσος.

Κληρονομούμενος γενετικός κίνδυνος

Οι ερευνητές συνέδεσαν τον κληρονομούμενο γενετικό κίνδυνο για διάφορες διαταραχές με συγκεκριμένα γονίδια και τύπους κυττάρων, χαρτογραφώντας παράλληλα τις γενετικές επιδράσεις στη δραστηριότητα περισσότερων από 14.000 γονιδίων.

Ανασύνθεσαν επίσης τα ημερήσια μοτίβα γονιδιακής δραστηριότητας, αξιοποιώντας εγκεφαλικά δείγματα ανθρώπων που είχαν πεθάνει σε διαφορετικές ώρες της ημέρας. Σε νεότερους και μεσήλικες ενήλικες, τα γονίδια που συνδέονται με το βιολογικό ρολόι παρουσίαζαν συντονισμένα μοτίβα στους νευρώνες. Στους ηλικιωμένους, τα μοτίβα αυτά ήταν ασθενέστερα και λιγότερο συγχρονισμένα.

«Αυτό υποδηλώνει ότι η γήρανση αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οργανώνονται οι καθημερινοί βιολογικοί ρυθμοί μέσα στον εγκέφαλο. Το κατά πόσο η αποκατάσταση αυτών των ρυθμών θα μπορούσε να βελτιώσει την υγεία του εγκεφάλου αποτελεί ένα σημαντικό ερώτημα για μελλοντική έρευνα», δήλωσε ο Ρούσσος.

Οι ερευνητές δημιούργησαν, τέλος, μοριακά προφίλ για μεμονωμένους δότες με νόσο Αλτσχάιμερ και εντόπισαν διαφορές στη ρύθμιση των γονιδίων, καθώς και προβλεπόμενες αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαφορετικών τύπων κυττάρων.

«Αυτό βοηθά να εξηγηθεί η βιολογική ποικιλία μεταξύ ανθρώπων με την ίδια διάγνωση και παρέχει μια βάση για τη διερεύνηση πιο εξατομικευμένων θεραπευτικών στρατηγικών», κατέληξε ο Ρούσσος.

Πηγή: Reuters