Studiul subliniază modificările dinamice ale arhitecturii genomului în timpul procesului de îmbătrânire cerebrală
Cercetătorii au descoperit că creierul uman suferă modificări extinse în reglementarea genomică asociate cu vârsta, începând din mijlocul vieții, ceea ce ar putea explica de ce îmbătrânirea reprezintă cel mai mare factor de risc pentru bolile neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer.
Un nou studiu publicat în revista Science a folosit tehnologii avansate de analiză la nivelul celulelor individuale pentru a profila reglementarea genelor și arhitectura genomică tridimensională în celule individuale din hipocampul uman, regiunea creierului esențială pentru învățare și memorie. Prin examinarea probelor de creier pe parcursul întregii vieți adulte, echipa a generat una dintre cele mai cuprinzătoare viziuni de până acum asupra modului în care reglementarea genomică se schimbă pe măsură ce creierul îmbătrânește.
Unul dintre cele mai surprinzătoare rezultate ale studiului a fost o schimbare dramatică în microglie, celulele imune ale creierului, între aproximativ 50 și 75 de ani. Microglia care își au originea în dezvoltarea embrionară au scăzut semnificativ și au fost înlocuite de celule cu semnături moleculare asemănătoare cu cele ale celulelor imune din sânge. Această descoperire contestă viziunea de lungă durată că microglia stabilite în timpul dezvoltării embrionare persistă pe parcursul întregii vieți umane. Aceste celule de înlocuire au prezentat semnături inflamatorii crescute, sugerând că ar putea contribui la neuroinflamația cronică din creierul uman îmbătrânit. De asemenea, cercetătorii au observat o scădere semnificativă a populațiilor celulare importante pentru menținerea barierei hematoencefalice, care protejează creierul de substanțele dăunătoare din circulația sanguină.
„Microglia sunt esențiale pentru menținerea homeostaziei cerebrale”, a declarat Bing Ren, un autor corespunzător al studiului, „Când aceste celule nu își îndeplinesc sarcinile de întreținere, materialele toxice se acumulează, ceea ce poate declanșa procese inflamatorii care pot contribui la bolile neurodegenerative.”
În rândul mai multor tipuri de celule cerebrale, cercetătorii au observat, de asemenea, o erodare globală a arhitecturii genomului tridimensional, sugerând că deteriorarea structurală a genomului ar putea fi un semn fundamental al îmbătrânirii cerebrale. „Această lucrare reprezintă un pas major înainte în înțelegerea modului în care îmbătrânirea remodela genomul uman în celulele cerebrale”, a spus Nathan Zemke, director al Genomicii la nivel de celulă la Centrul pentru Epigenomică de la UC San Diego. „Aceste descoperiri demonstrează o necesitate critică de a studia reglementarea genelor și organizarea genomică pentru a obține o înțelegere mecanistică a procesului de îmbătrânire.”
Este important de menționat că acest studiu relevă că îmbătrânirea nu este doar un declin gradual, ci implică remodelarea coordonată și dinamică a sistemelor imune, vasculare și neuronale. Aceste descoperiri deschid noi căi pentru identificarea unor ținte terapeutice menite să păstreze integritatea circuitelor și funcția cerebrală pe parcursul vieții.
Această lucrare este una dintre cele șase studii publicate în Science ca parte a programului 4D Nucleome (4DN) al Institutelor Naționale de Sănătate, o inițiativă de un deceniu care își propune să cartografieze arhitectura dinamică a genomului în spațiu și timp. Programul 4D Nucleome a reunit echipe interdisciplinare din întreaga țară între 2015 și 2025 pentru a înțelege mai bine modul în care organizarea spațială a genomului influențează procesele biologice. Pe lângă acest studiu, Dr. Ren a contribuit ca autor corespunzător sau coautor la alte trei lucrări din Science care explorează arhitectura genomică în diverse tipuri de celule și intervale de timp.
Împreună, aceste studii oferă o resursă fundamentală pentru comunitatea științifică și deschid noi perspective pentru înțelegerea modului în care perturbările în organizarea genomică contribuie la dezvoltare, îmbătrânire și boli, inclusiv bolile neurodegenerative.
