Ученых давно интересовал вопрос о том, играют ли роль в старении мозга и развитии нейродегенеративных заболеваний соматические (не унаследованные) мутации, но технологии не позволяли ответить на него. Для этого нужно было упорядочить геном отдельно взятой клетки, ведь каждая мутация уникальна.
Исследователи из Детской больницы Бостона и Гарвардской медицинской школы, используя метод полногеномного секвенирования отдельно взятых нейронов, проанализировали клетки по одной и осуществили поиск доказательств в пользу накопления клетками мозга приобретенных мутаций.
Одна из находок исследования: мутации быстрее накапливаются у лиц с генетически детерминированными аномалиями, приводящими к раннему старению.
Группа провела генетический анализ 161 нервной клетки. Материал был взят из посмертных образцов НейроБиоБанка Национальных институтов здравоохранения (National Institutes of Health). Образцы принадлежали 15 неврологически здоровым людям в возрасте от 4 месяцев до 82 лет и 9 людям с одним из двух генетических расстройств, приводящих к преждевременному старению или нейродегенерации – синдромом Коккейна или пигментной ксеродермой.
Новейшие методы сбора и анализа данных позволили обнаружить мутации размером в один нуклеотид в генетическом коде каждого нейрона. Исследуемые клетки перед анализом должны были усилить свой геном путем генерации множества копий. Новые методы позволяли исключить экспериментальные артефакты, учитывая только истинные мутации.
Исследуемые нейроны были взяты из двух областей мозга: префронтальной коры и гиппокампа. В обоих этих участках наиболее явно проявляются нейродегенеративные и возрастные изменения.
В нейронах неврологически здоровых людей мутации накапливались с возрастом в обоих участках мозга. Более быстрое накопление происходило в нейронах гиппокампа. Причина этого, как считают исследователи, в высокой способности клеток гиппокампа к делению.
В нейронах префронтальной коры людей с синдромом Коккейна и пигментной ксеродермой наблюдалось увеличение количества мутаций с возрастом – вдвое быстрее, чем в нейронах этой же части головного мозга неврологически здоровых людей.
Исследователи предложили термин «геностарение» (genosenium, от соединения слов genome и senescence). Геностарение – необратимый процесс постепенного накопления в нейронах мутаций, приводящих к старению мозга.
Был произведен анализ накопленных мутаций, позволивший разделить их на три группы.
Первая группа мутаций накапливалась с возрастом независимо от состояния нервной системы. Накопление мутаций второй группы никак не коррелировало с возрастом или сопутствующими заболеваниями. Третья группа мутаций была связана с процессами окисления и повреждения ДНК, их количество росло с возрастом и сильно коррелировало с неврологическими заболеваниями. Так, в нейронах неврологически здоровых людей они накапливались медленнее, чем при наличии синдрома Коккейна или пигментной ксеродермы.
Результаты исследования дают много пищи для размышлений. Один из вопросов, возникающих после ознакомления с выводами: так ли сильно нейродегенеративные заболевания отличаются от онкологических? Ведь в основе обоих процессов лежат накапливающиеся в клетках мутации ДНК.
Кроме того, исследование указывает на роль процессов окисления и возможную пользу антиоксидантов в борьбе с нейродегенеративными и возрастными изменениями.
В настоящее время исследователи сосредоточили свое внимание на изучение влияния мутаций на ДНК нейронов при других нейродегенеративных заболеваниях.
Статья Michael A. Lodato et al. Aging and neurodegeneration are associated with increased mutations in single human neurons опубликована в журнале Science.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru.
