'음악 지도'는 일부 뇌 세포가 더 빨리 노화된다는 것을 보여줍니다

캘리포니아 대학교 샌디에이고 대학의 엔지니어들은 일부 뇌 세포가 다른 뇌 세포보다 빨리 노화되고 알츠하이머병 환자의 뇌 세포가 불균형적으로 많다는 사실을 발견했습니다. 또한 연구자들은 성별에 따라 특정 뇌 세포의 노화 과정에 차이가 있음을 관찰했습니다. 여성의 대뇌 피질에서는 남성의 대뇌 피질에 비해 "오래된" 뉴런에 비해 "오래된" 희돌기교세포의 비율이 더 높았습니다. 피>

이러한 발견은 MUSIC(단일 세포의 핵산 상호 작용 매핑)이라는 새로운 기술을 통해 가능해졌습니다. 이 기술을 통해 연구자들은 개별 뇌 세포 내부를 관찰하고 단단히 접힌 DNA 형태인 염색질과 RNA 간의 상호 작용을 매핑할 수 있습니다.. 이 기술을 사용하면 단일 세포 수준에서 이러한 상호 작용을 시각화하고 유전자 발현에 어떤 영향을 미치는지 연구할 수 있습니다.

"MUSIC은 알츠하이머병의 복잡한 측면을 더 깊이 탐구할 수 있게 해주는 강력한 도구입니다."라고 연구 수석 저자이자 Shu Chien 생명공학 교수인 Sheng Zhong이 말했습니다.. 샌디에이고 캘리포니아 대학교 제이콥스 공과대학의 Gena Lai.

“이 기술은 알츠하이머병 병리학의 기초가 되는 새로운 분자 메커니즘을 밝혀낼 가능성이 있으며, 이를 통해 보다 표적화된 치료 개입과 환자 결과 개선의 길을 열 수 있습니다.”

인간의 두뇌에는 복잡한 방식으로 소통하고 상호 작용하는 복잡한 세포 네트워크가 포함되어 있습니다. 이들 세포 각각에는 필수적인 세포 기능을 결정하는 염색질과 RNA를 포함한 유전적 구성요소의 역동적인 상호작용이 있습니다. 뇌 세포가 성장하고 노화됨에 따라 염색질과 RNA 사이의 이러한 상호 작용이 변합니다. 그리고 각 세포에서 이러한 복합체는 매우 다양할 수 있으며, 특히 성숙한 세포에서는 더욱 그렇습니다. 그러나 이러한 상호작용의 미묘함을 풀어내는 것은 여전히 어려운 일이었습니다.

MUSIC 기술이 구출되어 개별 뇌 세포의 내부 작동을 살펴볼 수 있는 기회를 제공합니다. Zhong의 팀은 MUSIC을 사용하여 59세 이상의 기증자 14명(일부는 알츠하이머병이 있고 일부는 알츠하이머병이 없음)으로부터 얻은 사후 뇌 샘플, 특히 인간 전두엽 피질 조직을 분석했습니다.

그들은 다양한 유형의 뇌 세포가 염색질과 RNA 사이의 상호 작용 패턴을 다르게 한다는 사실을 발견했습니다. 흥미롭게도 짧은 염색질 상호작용이 적은 세포는 노화와 알츠하이머병의 징후를 보이는 경향이 있었습니다.

“이 혁신적인 기술을 사용하여 단일 세포를 분석한 결과 우리는 일부 뇌 세포가 다른 뇌 세포보다 오래되었다는 사실을 발견했습니다.”라고 Zhong은 말했습니다. 그는 알츠하이머병 환자는 건강한 사람에 비해 이러한 오래된 뇌세포의 수가 더 많다고 설명했습니다.

연구원들은 이 발견이 알츠하이머병에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다.

이러한 오래된 세포에서 조절 장애가 있는 유전자를 식별하고 국소 염색질 구조에서 그 기능을 이해할 수 있다면 새로운 잠재적 치료 표적도 식별할 수 있습니다.”라고 Zhong 연구실의 생물정보학 박사과정 연구원인 연구 제1저자 Xingzhao Wen이 말했습니다.

이 연구는 또한 뇌세포 노화에 있어 성별 차이가 있음을 발견했습니다. 연구자들은 여성의 대뇌 피질에서 오래된 뉴런에 비해 오래된 희돌기교세포의 비율이 더 높다는 것을 발견했습니다. 희돌기교세포(Oligodendrocyte)는 뉴런 주위에 보호층을 형성하는 뇌세포의 일종입니다. 정상적인 뇌 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 점을 고려할 때, 오래된 희돌기교세포의 수가 증가하면 인지 저하가 악화될 수 있습니다.

“여성의 대뇌 피질에 오래된 희소돌기아교세포가 불균형하게 존재한다는 사실은 여성에게서 관찰되는 신경퇴행성 및 정신 질환의 위험 증가에 대한 새로운 사실을 밝힐 수 있습니다.”라고 Wen은 말했습니다.

다음으로 연구원들은 MUSIC을 더욱 최적화하여 특정 뇌 세포의 노화를 가속화하는 요인(예: 조절 유전자 및 유전 회로)을 식별하는 데 사용할 예정입니다.

“그런 다음 우리는 뇌 노화를 늦추기 위해 이러한 유전자나 회로의 활동을 억제하는 전략을 개발할 것입니다.”라고 Zhong은 말했습니다.

작업 결과는 Nature 잡지에 게재된 기사에 자세히 설명되어 있습니다.