"Śmieciowe" DNA a rozwój alzheimera. Nowe odkrycia australijskich naukowców

• Więcej informacji znajdziesz na stronie głównej Onetu 
• Dużo czytania, a mało czasu? Sprawdź skrót artykułu

SPIS TREŚCI

1. Nowoczesne narzędzia w służbie nauki
2. Sztuczna inteligencja przyspieszy kolejne odkrycia
3. Kolejne kroki i wyzwania

Astrocyty, nazywane komórkami pomocniczymi, odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu prawidłowego funkcjonowania neuronów, które są szczególnie narażone na uszkodzenia w przebiegu choroby Alzheimera. Wcześniejsze badania sugerowały, że astrocyty mogą nie tylko przestać wspierać neurony, ale wręcz przyczyniać się do pogorszenia ich stanu. Najnowsze analizy prowadzone przez zespół z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii (UNSW) pozwalają lepiej zrozumieć, dlaczego te komórki przestają działać prawidłowo i jak można by temu przeciwdziałać.

Nowe odkrycia koncentrują się na sekwencjach DNA zwanych enhancerami, które zwiększają ekspresję genów oraz na interakcjach regulacyjnych pomiędzy tymi fragmentami a genami, którymi sterują. Enhancery znajdują się w niekodujących, często określanych jako "śmieciowe", fragmentach DNA. Choć nie zawierają one genów, pełnią funkcję biologicznych regulatorów, wpływając na aktywność genów w komórkach.

Jak podkreśla cytowana w ScienceAlert.com Irina Voineagu, biolog molekularny z UNSW, badacze często natrafiają na zmiany genetyczne nie w samych genach, lecz w obszarach pomiędzy nimi, gdy analizują przyczyny takich chorób jak nadciśnienie, cukrzyca czy choroba Alzheimera. Zwraca uwagę, że enhancery nie zawsze są zlokalizowane w pobliżu genów, na które oddziałują, co utrudnia ich identyfikację.

• Choroba Alzheimera może być odwracalna. Niesamowite odkrycie z USA

Nowoczesne narzędzia w służbie nauki

W badaniach wykorzystano nowoczesną technologię CRISPRi, która pozwala wyciszać fragmenty DNA bez ich trwałego uszkadzania. Naukowcy zastosowali tę metodę na astrocytach hodowanych w laboratorium, aby sprawdzić funkcjonalność niemal tysiąca regionów DNA podejrzewanych o obecność enhancerów. Dzięki temu możliwe było bezpośrednie wykazanie powiązań pomiędzy enhancerami a genami w całym genomie.

Nicole Green, genetyczka molekularna z UNSW, wyjaśniła, że zespół wyłączał potencjalne enhancery w astrocytach, obserwując, czy dochodzi do zmian w ekspresji genów. Jeśli tak się działo, badacze mogli potwierdzić, że dany fragment DNA pełni funkcję enhancera i określić, którym genem lub genami steruje. W ten sposób udało się zidentyfikować około 150 funkcjonalnych przełączników, z których znaczna część kontroluje geny powiązane z chorobą Alzheimera.

Sztuczna inteligencja przyspieszy kolejne odkrycia

Po wytypowaniu sekwencji pełniących rolę enhancerów naukowcy planują wykorzystać systemy sztucznej inteligencji do szybszego wykrywania kolejnych tego typu fragmentów DNA. Dzięki temu mapowanie połączeń regulacyjnych w genomie może stać się znacznie sprawniejsze i dokładniejsze.

Voineagu zaznaczyła, że choć na razie nie można mówić o gotowych terapiach, to zrozumienie schematu połączeń w DNA jest niezbędne do ich opracowania. Jej zdaniem, badanie to pozwala uzyskać głębszy wgląd w mechanizmy sterowania genami w astrocytach.

Kolejne kroki i wyzwania

Warto podkreślić, że zidentyfikowane enhancery są specyficzne dla astrocytów. Naukowcy planują dalsze badania, aby sprawdzić, czy te same mechanizmy działają, gdy astrocyty stają się nadaktywne, jak ma to miejsce w przebiegu choroby Alzheimera.

Choroba Alzheimera pozostaje jednym z najbardziej złożonych schorzeń neurodegeneracyjnych. Rozregulowane astrocyty i geny, które nimi sterują, to tylko część znacznie szerszego obrazu. Niemniej najnowsze badania stanowią ważny krok w kierunku zrozumienia, jak można by modyfikować aktywność genów, by chronić przed rozwojem tej choroby.