Один—единственный белок может помочь стареющему мозгу восстановиться и в один прекрасный день защитить память и способность к обучению. Фото: Shutterstock
Ученые из медицинской школы Йонг Лу Лин при Национальном университете Сингапура выявили белок, который может помочь восстановить способность мозга производить новые клетки по мере старения. Их результаты, опубликованные в журнале Science Advances, указывают на транскрипционный фактор, называемый циклин D-связывающим myb-подобным фактором транскрипции 1 (DMTF1), который является центральным регулятором активности нервных стволовых клеток в мозге пожилых людей. Факторы транскрипции — это белки, которые контролируют включение или выключение генов в определенных клетках.
Нервные стволовые клетки отвечают за образование новых нейронов, которые играют важную роль в обучении и запоминании. С возрастом эти стволовые клетки постепенно теряют способность к самообновлению, что приводит к снижению когнитивных способностей.
Исследование DMTF1 в стареющих клетках головного мозга
Исследованием руководил доцент Онг Сек Тонг Деррик, а его первым автором был доктор Лян Яцзин (Liang Yajing) из департамента физиологии и программы трансляционных исследований здорового долголетия в NUS Medicine. Команда задалась целью выявить биологические изменения, которые со временем приводят к ослаблению нервных стволовых клеток, с целью определения целей для будущих методов лечения, направленных на замедление неврологического старения.
Чтобы понять, как функционирует DMTF1, исследователи изучили нервные стволовые клетки, полученные от людей, и лабораторные модели, разработанные для имитации преждевременного старения. Они использовали анализ связывания генома и транскриптома, чтобы определить, как DMTF1 влияет на активность генов. Основное внимание было уделено взаимодействию этого белка со стволовыми клетками, страдающими от дисфункции теломер. Теломеры — это защитные концы хромосом, которые постепенно укорачиваются при каждом делении клетки. Это укорочение широко признано в качестве признака старения.
Восстановление регенерации в старых стволовых клетках
Команда обнаружила, что уровень DMTF1 в «старых» нервных стволовых клетках был значительно снижен. Когда они восстановили экспрессию DMTF1, клетки вновь обрели способность к регенерации. Это говорит о том, что DMTF1 может служить перспективной терапевтической мишенью для восстановления функции стволовых клеток в стареющем мозге.
Дальнейший анализ показал, как DMTF1 оказывает свое действие. Белок регулирует работу генов-помощников (Arid2 и Ss18), которые разрыхляют плотно упакованную ДНК, позволяя активироваться генам, связанным с ростом. Без этих генов-помощников нервные стволовые клетки не могут эффективно обновляться.
«Нарушение регенерации нервных стволовых клеток уже давно ассоциируется со старением нервной системы. Недостаточная регенерация нервных стволовых клеток препятствует образованию новых клеток, необходимых для поддержания функций обучения и памяти. Хотя исследования показали, что дефектная регенерация нервных стволовых клеток может быть частично восстановлена, механизмы, лежащие в ее основе, остаются недостаточно изученными», — сказал профессор Онг. «Понимание механизмов регенерации нервных стволовых клеток обеспечивает более прочную основу для изучения возрастных когнитивных нарушений».
Потенциальные методы лечения замедления старения мозга
Полученные данные указывают на то, что стратегии, направленные на повышение уровня DMTF1 или усиление его активности, потенциально могут обратить вспять или отсрочить снижение функции нервных стволовых клеток, связанное со старением.
Хотя текущие результаты основаны в основном на экспериментах in vitro, исследователи планируют выяснить, может ли повышение уровня DMTF1 увеличить количество нервных стволовых клеток и улучшить обучение и память в условиях, связанных с укорочением теломер и естественным старением, без повышения риска развития опухолей головного мозга. В долгосрочной перспективе команда надеется идентифицировать небольшие молекулы, способные безопасно стимулировать активность DMTF1 для омоложения стареющих нервных стволовых клеток.
«Наши результаты показывают, что DMTF1 может способствовать размножению нервных стволовых клеток при неврологическом старении», — сказал доктор Лян. «Хотя наше исследование находится в зачаточном состоянии, полученные результаты дают основу для понимания того, как молекулярные изменения, связанные со старением, влияют на поведение нервных стволовых клеток, и в конечном итоге могут способствовать разработке успешных терапевтических средств».