นักวิทยาศาสตร์ค้นพบความคล้ายคลึงที่น่าประหลาดใจระหว่างความแก่ของสมองหนูกับของมนุษย์

หากคุณถามนักวิจัยด้านการต่อต้านวัยว่าคำวิจารณ์ที่ใหญ่ที่สุดในสาขาของเขาคืออะไร คำตอบมาตรฐานก็คือ: "งานวิจัยส่วนใหญ่ทำในหนู และหนูไม่ใช่มนุษย์" Rapamycin สามารถยืดอายุหนูได้ 25% Dasatinib + Quercetin ทำความสะอาดเซลล์ซอมบี้ในหนูและฟื้นฟูความว่องไว แต่ความสำเร็จแต่ละครั้งมักถูกตั้งคำถามในย่อหน้าสุดท้าย: "มันจะได้ผลในคนหรือไม่?"

งานวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ใน Nature Aging ให้คำตอบในระดับเซลล์เดี่ยวเป็นครั้งแรก นักวิจัยเปรียบเทียบการเรียงลำดับ RNA ของเซลล์สมอง 1.6 ล้านเซลล์ - ครึ่งหนึ่งมาจากหนูในวัยต่างๆ อีกครึ่งหนึ่งมาจากมนุษย์ - และค้นพบความคล้ายคลึงที่ลึกซึ้งกว่าที่พวกเขาคิด

เทคโนโลยี: การเรียงลำดับเซลล์เดี่ยว (scRNA-seq)

จนถึงทศวรรษที่ผ่านมา หากคุณต้องการทราบว่ายีนใดถูกแสดงออกในเนื้อเยื่อสมอง คุณต้องบดเนื้อเยื่อทั้งหมดและทำการเรียงลำดับแบบเฉลี่ย ปัญหาคือ: สมองคือแกลเลอรีของเซลล์ต่างๆ - นิวรอน, ไมโครเกลีย, แอสโตรไซต์, โอลิโกเดนโดรไซต์, เซลล์เม็ดเลือด - และแต่ละเซลล์ "พูด" ภาษาทางพันธุกรรมที่แตกต่างกัน ค่าเฉลี่ยของพวกมันคือสัญญาณรบกวน

เทคโนโลยี single-cell RNA sequencing เปลี่ยนแปลงทุกอย่าง เซลล์แต่ละเซลล์ถูกแยกออกเป็นรายบุคคล RNA ของมันถูกเรียงลำดับ และคุณสามารถเห็นว่ายีนใดถูกแสดงออกในแต่ละเซลล์แยกกัน ตอนนี้ทีมงานได้ดำเนินกระบวนการเดียวกันกับหนูอายุตั้งแต่ 3 เดือนถึง 24 เดือน และมนุษย์อายุตั้งแต่ 20 ถึง 95 ปี

ลายเซ็นความแก่ 4 แบบที่เหมือนกัน

ผลการค้นพบหลัก: แม้ว่าหนูจะมีชีวิตอยู่ประมาณ 2 ปีและมนุษย์ประมาณ 80 ปี แต่เส้นทางความแก่ในเซลล์หลักนั้นคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่ง นักวิจัยพบ "ลายเซ็น" 4 แบบที่พบในทั้งสองสปีชีส์:

1. การกระตุ้นไมโครเกลียที่ก่อให้เกิดการอักเสบ

ไมโครเกลียคือเซลล์ภูมิคุ้มกันของสมอง ในวัยหนุ่มสาวพวกมัน "เงียบ" - สแกนสภาพแวดล้อมและตอบสนองเมื่อมีภัยคุกคามเท่านั้น เมื่ออายุมากขึ้น พวกมันจะกลายเป็น ถูกกระตุ้นอย่างต่อเนื่อง หลั่งไซโตไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบ (TNF-α, IL-6, IL-1β) รูปแบบที่แน่นอนเดียวกันนี้ถูกพบในหนูแก่และมนุษย์สูงอายุ

2. การสูญเสียไมอีลินในโอลิโกเดนโดรไซต์

ไมอีลินคือฉนวนของเส้นใยประสาท การสูญเสียมันทำให้การสื่อสารในสมองช้าลง ในทั้งสองสปีชีส์ โอลิโกเดนโดรไซต์ที่แก่จะแสดงออกยีน MBP, MOG และ PLP1 น้อยลง - ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของไมอีลิน ในหนูสิ่งนี้เกิดขึ้นตั้งแต่อายุ 18 เดือน ในมนุษย์ตั้งแต่อายุ 50 ปี

3. การลดลงของไซแนปส์ของนิวรอน

นิวรอนที่แก่จะลดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของไซแนปส์ - SYP, SYN1, PSD95 สิ่งนี้อธิบายถึงการลดลงของอัตราการเรียนรู้และความจำตามอายุ อีกครั้ง รูปแบบเดียวกันในทั้งสองสปีชีส์

4. การหยุดชะงักของเมตาบอลิซึมในแอสโตรไซต์

แอสโตรไซต์มีหน้าที่ในการส่งกลูโคสไปยังนิวรอน ในวัยชราพวกมันจะมีประสิทธิภาพน้อยลง - ยีนที่เกี่ยวข้องกับเมตาบอลิซึมและการขนส่งแลคเตทลดการแสดงออก สิ่งนี้มีส่วนทำให้การรับรู้ช้าลง

อะไรที่แตกต่าง?

แม้จะมีความคล้ายคลึง นักวิจัยระบุความแตกต่างที่สำคัญหลายประการ:

• อัตรา: หนูผ่านการเปลี่ยนแปลงเดียวกันเร็วขึ้น 30 เท่า หนึ่งปีในหนู = ประมาณ 30 ปีในมนุษย์
• นิวโรเจเนซิส: หนูรักษาความสามารถในการสร้างนิวรอนใหม่ในวัยชราได้ดีกว่า มนุษย์สูญเสียความสามารถนี้ไปเป็นส่วนใหญ่
• เซลล์ต้นกำเนิดประสาท: ยังคงอยู่ในหนู แต่หายไปเกือบหมดในมนุษย์
• ความเสียหายของสมองเฉพาะ: โรคอัลไซเมอร์และพาร์กินสันปรากฏในหนูเฉพาะในแบบจำลองทางพันธุกรรมที่ถูกดัดแปลงเท่านั้น ไม่ใช่โดยธรรมชาติ

ทำไมสิ่งนี้ถึงสำคัญสำหรับงานวิจัยต่อต้านวัย?

ผลกระทบของการค้นพบนี้กว้างขวาง:

เสริมสร้างการแปลผลจากห้องปฏิบัติการสู่คลินิก

หากลายเซ็นความแก่หลัก 4 แบบเหมือนกันในทั้งสองสปีชีส์ ก็มีแนวโน้มมากขึ้นที่การรักษาที่จัดการกับพวกมันในหนูจะได้ผลในเราเช่นกัน Rapamycin, Senolytics, NAD+ - ทั้งหมดทำงานบนเส้นทางเหล่านี้ นี่ไม่ใช่การรับประกัน แต่มันเป็นแรงสนับสนุนสำหรับความพยายามทางคลินิก

ทิศทางใหม่สำหรับการรักษา

ผลการค้นพบชี้ไปที่เป้าหมายการรักษาที่ต้องการ:

• การทำให้ไมโครเกลียที่ก่อให้เกิดการอักเสบสงบลง (senology ในสมอง)
• การฟื้นฟูไมอีลิน (การรักษาต่อต้านโอลิโกเดนโดรไซต์ที่แก่)
• การปรับปรุงเมตาบอลิซึมของแอสโตรไซต์
• การสนับสนุนการทำงานของไซแนปส์

แบบจำลองที่ดีกว่า

นักวิจัยเสนอว่าหนูที่แก่เร็ว (เช่น หนู SAMP) สะท้อนความแก่ของมนุษย์ได้ดีกว่าหนูป่าทั่วไป และนี่คือทิศทางสำคัญสำหรับการศึกษาในอนาคต

สรุป

เป็นเวลาหลายปีที่ผู้คลางแคลงกล่าวว่า: "เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับความแก่ของสมองมนุษย์จากหนูได้อย่างไร?" ทีมนี้ให้คำตอบเชิงตัวเลข: เซลล์ 1.6 ล้านเซลล์ยืนยันว่าเส้นทางความแก่หลักเหมือนกัน นี่ไม่ได้หมายความว่าทุกสิ่งที่ได้ผลในหนูจะได้ผลในคน แต่มันทำให้เรามีเหตุผลน้อยลงมากที่จะกังวลเมื่อเห็นผลลัพธ์ที่ประสบความสำเร็จในห้องปฏิบัติการ

ข้อมูลอ้างอิง:
News-Medical: Brain Aging Research
Nature Aging