'Mapa da MÚSICA' mostra que algumas células cerebrais envelhecem mais rápido

Engenheiros da Universidade da Califórnia, em San Diego, descobriram que algumas células cerebrais envelhecem mais rápido que outras e são desproporcionalmente abundantes em pessoas com doença de Alzheimer. Além disso, os pesquisadores observaram diferenças no processo de envelhecimento de certas células cerebrais dependendo do sexo: no córtex cerebral das mulheres havia uma proporção maior de oligodendrócitos “velhos” em comparação com neurônios “velhos” em comparação com o córtex dos homens. p>

Essas descobertas foram possíveis graças a uma nova técnica chamada MUSIC (mapeamento de interações de ácidos nucléicos em células individuais), que permite aos pesquisadores observar o interior de células cerebrais individuais e mapear as interações entre a cromatina - a forma firmemente dobrada do DNA - e o RNA.. Essa técnica nos permite visualizar essas interações no nível unicelular e estudar como elas afetam a expressão genética.

“A MÚSICA é uma ferramenta poderosa que nos permite aprofundar os aspectos complexos da doença de Alzheimer", disse o autor sênior do estudo, Sheng Zhong, professor de bioengenharia Shu Chien.. Gena Lai, da Jacobs School of Engineering da Universidade da Califórnia, San Diego.

“Esta tecnologia tem o potencial de descobrir novos mecanismos moleculares subjacentes à patologia da doença de Alzheimer, o que pode abrir caminho para intervenções terapêuticas mais direcionadas e melhores resultados para os pacientes.”

O cérebro humano contém uma rede complexa de células que se comunicam e interagem de maneiras complexas. Em cada uma dessas células, existe uma interação dinâmica de componentes genéticos, incluindo cromatina e RNA, que determinam funções celulares essenciais. À medida que as células cerebrais crescem e envelhecem, essas interações entre a cromatina e o RNA mudam. E em cada célula esses complexos podem variar muito, principalmente nas células maduras. No entanto, desvendar as sutilezas dessas interações continuou sendo um desafio.

A técnica MÚSICA veio em socorro, proporcionando uma oportunidade de examinar o funcionamento interno de células cerebrais individuais. Usando o MUSIC, a equipe de Zhong analisou amostras cerebrais post-mortem, especificamente tecido do córtex frontal humano, obtidas de 14 doadores com 59 anos ou mais, alguns com doença de Alzheimer e outros sem.

Eles descobriram que diferentes tipos de células cerebrais exibem diferentes padrões de interação entre cromatina e RNA. Curiosamente, as células com menos interações curtas com a cromatina tendem a mostrar sinais de envelhecimento e doença de Alzheimer.

“Usando esta tecnologia transformadora para analisar células individuais, descobrimos que algumas células cerebrais são mais velhas que outras”, disse Zhong. Ele explicou que as pessoas com doença de Alzheimer tinham um número maior dessas células cerebrais antigas em comparação com pessoas saudáveis.

Os pesquisadores acreditam que esta descoberta pode ajudar a desenvolver novos tratamentos para a doença de Alzheimer.

“Se conseguirmos identificar genes desregulados nestas células antigas e compreender as suas funções na estrutura local da cromatina, também poderemos identificar novos potenciais alvos terapêuticos”, disse o primeiro autor do estudo, Xingzhao Wen, candidato a doutoramento em bioinformática no laboratório de Zhong.

O estudo também encontrou diferenças entre os sexos no envelhecimento das células cerebrais. No córtex cerebral das mulheres, os pesquisadores encontraram uma proporção maior de oligodendrócitos antigos em relação a neurônios antigos. Os oligodendrócitos são um tipo de célula cerebral que forma uma camada protetora ao redor dos neurônios. Dado o seu papel crítico na manutenção da função cerebral normal, o aumento do número de oligodendrócitos antigos pode exacerbar o declínio cognitivo.

“A presença desproporcional de oligodendrócitos antigos no córtex cerebral das mulheres pode lançar uma nova luz sobre os riscos aumentados de distúrbios neurodegenerativos e psiquiátricos observados nas mulheres”, disse Wen.

Em seguida, os pesquisadores trabalharão para otimizar ainda mais a MÚSICA para usá-la na identificação de fatores – como genes reguladores e circuitos genéticos – que são responsáveis pelo envelhecimento acelerado em certas células cerebrais.

“Depois desenvolveremos estratégias para suprimir a atividade desses genes ou circuitos, na esperança de retardar o envelhecimento do cérebro”, disse Zhong.

Os resultados do trabalho são descritos detalhadamente em artigo publicado na revista Nature.