Клетка-долгожитель похожа на дом, в котором не выключают свет ради экономии, а переводят его в режим аварийного освещения: лампы тускнеют, но жизнь теплится. При боковом амиотрофическом склерозе (БАС) такие дома-нейроны встречаются в спинном мозге, и учёные впервые увидели, как именно они переходят в этот режим.
Исследователи взяли замороженные образцы трёх зон: моторной коры, шейного и поясничного отделов спинного мозга. Сначала они измерили активность сотен генов с помощью панелей NanoString. Затем на соседних срезах применили пространственную протеомику GeoMx: лазер вырезал участки вокруг отдельных мотонейронов, помеченных флуоресцентными антителами, и с каждого такого участка собирали белки для количественного анализа. Всего обработали около 3500 нейронов.
В моторной коре при БАС с TDP-43 активировались гены иммунного ответа и подавлялись гены синапсов. В спинном мозге при БАС без TDP-43 менялись гены иммунных рецепторов и метаболизма, а при БАС с TDP-43 дополнительно включались гены клеточного цикла и старения. Пространственная протеомика подтвердила: в спинном мозге при обеих формах БАС нейроны начинали вести себя как стареющие клетки, хотя в коре такого не было.
Стареющие нейроны встречаются редко: в мозге человека их всего 2–3% от всех клеток. Чтобы поймать такие единичные клетки, пришлось измерять белки в отдельных нейронах, а не в кусочке ткани, где их сигнал теряется среди тысяч других клеток. Работа показывает, что старение мотонейронов может быть общим знаменателем для разных форм БАС, даже когда патологического TDP-43 нет. Это отличает её от соседних исследований, которые в основном связывают изменения в мозге с накоплением конкретных белков. Здесь же впервые на уровне отдельных нейронов видно, что программа старения включается в спинном мозге независимо от TDP-43, а в коре — только при его наличии. Такой региональный контраст подсказывает, что болезнь может развиваться по разным сценариям в разных отделах нервной системы.
Если старение нейронов действительно делает их уязвимыми, можно попробовать замедлить болезнь, убрав стареющие клетки или подавив их воспалительные сигналы. В моделях болезней Альцгеймера и Паркинсона такие подходы уже улучшали состояние животных. Для БАС это пока гипотеза, но она проверяема: достаточно сравнить, как влияют сенолитики (препараты, убивающие стареющие клетки) на мотонейроны в культуре или у мышей с мутациями, вызывающими БАС. Дом с аварийным освещением можно либо перестроить, либо оставить как есть, но если научиться возвращать ему яркий свет, у жильцов появится шанс.
Стареющие нейроны встречаются редко: в мозге человека их всего 2–3% от всех клеток. Чтобы поймать такие единичные клетки, пришлось измерять белки в отдельных нейронах, а не в кусочке ткани, где их сигнал теряется среди тысяч других клеток.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.