Tento proteín má potenciál zvrátiť starnutie mozgu: Vďaka nemu vedci nakopli tvorbu nových neurónov
Výskumníci zistili, že proteín DMTF1 slúži ako "nakopávač" starých kmeňových buniek v mozgu a vráti im schopnosť tvoriť nové neuróny.
Mozog si celý život zachová schopnosť tvoriť nové neuróny. Tento fakt dnes berie neuroveda ako samozrejmosť, no ešte pred pár desaťročiami panoval opačný názor. Lekári verili, že s počtom neurónov, s ktorým sa narodíš, aj zomrieš. Dnes už vieme, že v mozgu existujú oblasti, najmä hippocampus, kde prebieha neurogenéza aj v dospelosti. Práve hippocampus zohráva kľúčovú úlohu pri učení a pamäti.
Problém starnutia teda nespočíva v tom, že by tieto „mozgové škôlky“ zmizli. Spočíva v tom, že ich kmeňové bunky postupne upadnú do stavu hlbokého útlmu, ktorý vedci označujú ako senescenciu. Bunka prežije, ale stratí schopnosť deliť sa a vytvárať nové neuróny.
Tu vstupuje do hry proteín DMTF1, ktorý identifikoval tím z NUS Medicine v Singapure. Vedci zistili, že v zostarnutých neurálnych kmeňových bunkách hladina tohto transkripčného faktora výrazne klesla. Keď jeho expresiu obnovili, bunky znovu nadobudli schopnosť regenerácie.
Zistili teda, že proteín DMTF1 funguje ako budík. Kmeňové bunky nezanikli, len „zaspali“. Zvýšenie DMTF1 ich dokázalo prebudiť.
„Porucha regenerácie neurálnych kmeňových buniek sa dlhodobo spája s neurologickým starnutím. Nedostatočná regenerácia brzdí tvorbu nových buniek potrebných pre učenie a pamäť,“ uviedol vedúci výskumu Asst Prof Ong Sek Tong Derrick.
Ako proteín DMTF1 funguje
Tím analyzoval aj mechanizmus, ktorým DMTF1 pôsobí. Zistil, že tento faktor riadi aktivitu génov Arid2 a Ss18. Tieto gény pomáhajú „otvárať“ štruktúru chromatínu, teda balenie DNA v bunke, a umožňujú zapnutie ďalších génov potrebných pre rast a obnovu. Bez tejto podpory kmeňové bunky stratili schopnosť sebaobnovy.
Neprehliadni
Tu sa dostávame k oblasti epigenetiky. DNA si môžeš predstaviť ako obrovskú knižnicu receptov. Starnutie spôsobí, že niektoré dôležité stránky sa k sebe pevne prilepia. Bunka síce recept vlastní, no nedokáže ho prečítať. DMTF1 spolu s pomocníkmi Arid2 a Ss18 pôsobí ako mechanizmus, ktorý tieto stránky znovu sprístupní. Tento proces vedci označujú ako epigenetické omladenie, nejde o zmenu samotného genetického kódu, ale o zmenu jeho dostupnosti.
Zistenia pôsobia nádejne, no skrývajú aj riziko. Starnutie a rakovina predstavujú dve strany tej istej mince. Starnutie znamená, že bunky sa prestanú deliť, aby predišli hromadeniu chýb v DNA. Rakovina znamená, že bunky sa delia nekontrolovane.
Ak vedci zvýšia aktivitu faktora, ktorý podporí delenie a regeneráciu, vstúpia na tenký ľad. Príliš slabá aktivácia neprinesie efekt. Príliš silná môže zvýšiť riziko nádorov, napríklad gliómov.
„Pochopenie mechanizmov regenerácie neurálnych kmeňových buniek vytvára pevnejší základ pre štúdium kognitívneho úpadku súvisiaceho s vekom,“ uviedol Ong.
Zároveň jeho tím zdôraznil potrebu testovania bezpečnosti.
Vedci plánujú ďalšie experimenty
Vedci plánujú overiť, či zvýšenie DMTF1 nielen obnoví počet neurálnych kmeňových buniek, ale aj zlepší pamäť a učenie pri prirodzenom starnutí a pri skracovaní telomér. Teloméry, teda koncové časti chromozómov, sa pri každom delení skrátia a ich erózia slúži ako biologický ukazovateľ veku bunky.
Dlhodobým cieľom tímu zostáva vývoj malých molekúl, ktoré zvýšia expresiu alebo aktivitu DMTF1 bez toho, aby vyvolali nekontrolovaný rast buniek.
„Naším cieľom je objaviť molekuly, ktoré zlepšia funkciu zostarnutých neurálnych kmeňových buniek,“ uviedol Ong.
Zo štúdie vyplýva najmä jedna praktická vec. Mozog nestratil schopnosť obnovy ani v dospelosti. Skôr ju postupne utlmuje. Tento výskum ukázal, že molekulárne prepínače, ktoré túto schopnosť riadia, sa dajú identifikovať a experimentálne nastaviť.
Zatiaľ však ide o laboratórne dáta. Cesta od bunkovej kultúry k bezpečnej terapii pre ľudí býva dlhá a plná prekážok. DMTF1 dnes predstavuje zaujímavý biologický cieľ. To, či sa raz stane súčasťou liečby kognitívneho úpadku, ukáže až ďalší výskum.
