Проблемы с памятью могут быть не неизбежной частью старения. Новые исследования Вирджинского технологического университета показывают, что возрастная потеря памяти связана с определенными молекулярными изменениями в мозге, и что точная настройка этих процессов может помочь восстановить функции памяти.
В двух взаимодополняющих исследованиях Тимоти Джаром, доцент факультета сельскохозяйственных и биологических наук Школы животноводства, и его аспиранты использовали передовые инструменты редактирования генов, чтобы воздействовать на эти молекулярные изменения и улучшить память у пожилых крыс. Крысы часто используются в качестве моделей для изучения того, как память ухудшается с возрастом.
“Потеря памяти затрагивает более трети людей старше 70 лет и является основным фактором риска развития болезни Альцгеймера. Эта работа показывает, что снижение памяти связано с конкретными молекулярными изменениями, которые можно изучать и на которые можно воздействовать. Если мы сможем понять, что вызывает это на молекулярном уровне, мы сможем начать понимать, что происходит при деменции, и в конечном итоге использовать эти знания для разработки новых подходов к лечению”, — сказал Джаром.
В первом исследовании, опубликованном в журнале Neuroscience и проведенном Джаромом и докторантом Йиун Бае, исследователи изучили молекулярный процесс, называемый полиубиквитинированием K63. Этот процесс действует как система маркировки, которая направляет белки внутри клеток мозга, указывая им, как себя вести. Когда он функционирует правильно, он помогает нейронам эффективно общаться и формировать воспоминания.
Исследователи обнаружили, что старение изменяет этот процесс в двух важных областях мозга. В гиппокампе, который отвечает за формирование и извлечение воспоминаний, уровень полиубиквитинирования K63 повышается с возрастом. Используя систему редактирования генов под названием CRISPR-dCas13, команда снизила эти уровни и наблюдала улучшение памяти у пожилых крыс.
Напротив, в миндалине — области, важной для эмоциональной памяти — полиубиквитинирование K63 снижается с возрастом. Когда исследователи еще больше снизили эту активность, память также улучшилась.
“В совокупности эти результаты показывают важные функции полиубиквитинирования K63 в процессе старения мозга. В обеих областях регулирование этого одного молекулярного процесса помогло улучшить память”.
Второе исследование, опубликованное в Brain Research Bulletin и проведенное под руководством Джарома и докторанта Шеннон Кинкейд, было посвящено IGF2, гену роста, который, как известно, способствует формированию памяти. С возрастом активность IGF2 снижается, поскольку ген химически подавляется в гиппокампе.
“IGF2 — один из немногих генов в нашей ДНК, который подвержен импринтингу, то есть экспрессируется только из одной родительской копии. Когда эта единственная копия начинает отключаться с возрастом, вы теряете ее преимущества”.
Команда обнаружила, что это подавление происходит посредством метилирования ДНК, естественного процесса, при котором к ДНК добавляются химические метки, отключающие ген. Используя систему редактирования генов CRISPR-dCas9, они удалили эти метки и успешно реактивировали IGF2. Пожилые крысы продемонстрировали значительное улучшение памяти после того, как ген был снова включен.
“По сути, когда мы снова включили ген, пожилые животные показали гораздо лучшие результаты. Животные среднего возраста, у которых еще не было проблем с памятью, не были затронуты, что говорит нам о важности времени. Необходимо вмешиваться, когда начинают возникать проблемы”.
В совокупности эти исследования показывают, что потеря памяти с возрастом не является результатом одной единственной причины. Напротив, в этом процессе участвуют несколько молекулярных систем, которые меняются со временем.
“Мы склонны рассматривать одну молекулу за раз, но на самом деле происходит много вещей одновременно. Если мы хотим понять, почему память ухудшается с возрастом или почему у нас развивается болезнь Альцгеймера, мы должны смотреть на ситуацию в целом. С возрастом у всех наблюдается некоторое ухудшение памяти. Но когда оно становится аномальным, риск развития болезни Альцгеймера возрастает. Мы узнаем, что некоторые из этих изменений, происходящих на молекулярном уровне, можно исправить, и это открывает нам путь к потенциальным методам лечения”.
Вирджинский технологический университет. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
