加州大学圣地亚哥分校的研究人员使用一种名为MUSIC的新技术发现，一些脑细胞衰老更快，尤其是在阿尔茨海默病患者中，这揭示了潜在的新治疗靶点，并深入了解了性别之间的脑衰老差异。

加州大学圣地亚哥分校的工程师发现，某些脑细胞的衰老速度比其他细胞快，在阿尔茨海默病患者中更常见。他们还注意到性别之间特定脑细胞老化的差异，与男性皮层相比，女性皮层显示出相对于“老年”神经元的“老年”少突胶质细胞比例更大。

这一发现是通过一种名为MUSIC（单细胞多核酸相互作用图谱）的新技术实现的，该技术使研究人员能够窥视单个脑细胞内部，并绘制出染色质（DNA的紧密卷曲形式）和RNA之间的相互作用图。这项技术使研究者能够以单细胞分辨率可视化这些相互作用，并研究它们如何影响基因表达。

发表在《自然》杂志上的一篇论文详细介绍了这项工作。

“MUSIC是一种强大的工具，可以让我们更深入地研究阿尔茨海默病的复杂性，”该研究的资深作者、加州大学圣地亚哥雅各布工程学院舒建基因研究生物工程系教授盛忠说：“这项技术有可能帮助我们揭示阿尔茨海默病病理学背后的新分子机制，为更有针对性的治疗干预和改善患者预后铺平道路。”

人类大脑中有一个复杂的细胞网络，以复杂的方式进行交流和互动。在这些细胞中的每一个细胞内都有遗传成分的动态相互作用，包括染色质和RNA，它们决定着至关重要的细胞功能。随着脑细胞的生长和衰老，染色质和RNA之间的相互作用发生了变化。在每个细胞中，这些复合物可以有很大的差异，尤其是在成熟细胞中。然而，解开这些互动的细微差别仍然是一个艰巨的挑战。

进入MUSIC，这是一个尖端的工具，提供了一个了解单个脑细胞内部工作的窗口。盛忠教授团队使用MUSIC分析了14名59岁及以上捐赠者的尸检大脑样本，特别是人类额叶皮层组织，其中一些人患有阿尔茨海默病，另一些人没有。他们发现，不同类型的脑细胞在染色质和RNA之间表现出不同的相互作用模式。有趣的是，染色质短距离相互作用较少的细胞往往表现出衰老和阿尔茨海默病的迹象。

盛忠教授说：“通过这项变革性的单细胞技术，我们发现一些脑细胞比其他细胞‘更老’。”他解释说，值得注意的是，与健康人相比，阿尔茨海默病患者的这些老年脑细胞比例更高。

研究人员表示，这一发现可能有助于开发治疗阿尔茨海默病的新方法。

“如果我们能够识别这些老化细胞中失调的基因，并了解它们在局部染色质结构中的功能，我们也可以识别新的潜在治疗靶点，”该研究的第一作者之一、盛忠教授实验室的生物信息学博士候选人邢昭文说。

这项研究还揭示了脑细胞衰老过程中的性别差异。研究人员发现，在雌性小鼠的皮层中，衰老的少突胶质细胞与衰老的神经元的比例更高。少突胶质细胞是一种在神经元周围提供保护层的脑细胞。鉴于其在维持正常大脑功能方面的关键作用，衰老少突胶质细胞患病率的增加可能会加剧认知能力的下降。

盛忠教授指出：“女性皮层中老年少突胶质细胞的过度存在，可能为女性神经退行性疾病和精神障碍的风险增加提供了新的线索。”。

接下来，研究人员将进一步优化MUSIC，以便使用它来识别在特定脑细胞中观察到的加速衰老的因素，如调节基因和基因回路。盛忠教授强调：“随后，我们将制定策略来阻止这些基因或电路的活动，以期减缓大脑衰老。”。

来源：University of California-San Diego

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