Νέα έρευνα από επιστήμονες στο Ινστιτούτο Νευροεπιστημών Wu Tsai στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ εντόπισε έναν βασικό παράγοντα μυελίνωσης, τον σχηματισμό προστατευτικών λιπαρών περιβλημάτων γύρω από τις νευρικές ίνες. Η μυελίνωση είναι απαραίτητη για την ταχεία μετάδοση ηλεκτρικών σημάτων στον εγκέφαλο, διευκολύνοντας τα πάντα, από την κίνηση μέχρι τη σκέψη. Η διάσπαση ή η απώλεια αυτού του ελύτρου μυελίνης, όπως φαίνεται σε καταστάσεις όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας και άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες, οδηγεί σε σημαντικές γνωστικές και σωματικές βλάβες.
Τα νέα ευρήματα ενθουσιάζουν τους ερευνητές σχετικά με τη δυνατότητα νέων τρόπων θεραπείας για την εκ νέου ανάπτυξη αυτών των μονωτικών περιβλημάτων σε ασθενείς με απομυελινωτικές διαταραχές. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στις 14 Μαρτίου 2024 στο Proceedings of the National Academy of Sciences. Διευθύνθηκε από τους Διεπιστημονικούς Μεταδιδακτορικούς Μελετητές του Ινστιτούτου Wu Tsai Neurosciences Tal Iram και Miguel Garcia και επιβλέπονταν από τον συνεργάτη του Ινστιτούτου J. Bradley Zuchero, επίκουρο καθηγητή στο Τμήμα Νευροχειρουργικής.
GOING SRFing: Το δομικό γονίδιο SRF είναι κρίσιμο για το σχηματισμό μυελίνης
Η μελέτη μηδενίζει τον SRF (συντομογραφία του “παράγοντας απόκρισης ορού”), έναν μεταγραφικό παράγοντα που ήταν παλαιότερα γνωστός για τους ρόλους του σε διάφορες κυτταρικές διεργασίες αλλά δεν ήταν πλήρως κατανοητός στο πλαίσιο της μυελίνωσης. Μέσω εξελιγμένων τεχνικών γενετικής και μοριακής βιολογίας, συμπεριλαμβανομένων των αναλύσεων ChIP-seq και RNA-seq, η ερευνητική ομάδα αναγνώρισε το SRF ως βασικό ρυθμιστή των γονιδίων που εμπλέκονται στην κυτταρική δομή των ολιγοδενδροκυττάρων – των νευρογλοιακών κυττάρων που είναι υπεύθυνα για τη μυελοποίηση των νευρικών ινών στον εγκέφαλο και νωτιαίος μυελός.
Για να δημιουργήσουν μυελίνη, τα ολιγοδενδροκύτταρα τυλίγουν τις νευρικές ίνες με εκατοντάδες στρώματα της δικής τους λιπώδους κυτταρικής μεμβράνης, επεκτείνοντας σε 25 έως 50 χιλιάδες φορές την αρχική τους επιφάνεια στη διαδικασία. Αυτή η μοναδική ικανότητα εξαρτάται από τη συνολική αναδιοργάνωση του δομικού ικριώματος των κυττάρων, ιδιαίτερα των νημάτων ακτίνης που είναι ζωτικής σημασίας για τη δομή και την κίνηση των κυττάρων. «Ο κυτταρικός μηχανισμός που απαιτείται για να σχηματίσει αυτές τις πολύπλοκες διεργασίες μυελίνωσης και να τροφοδοτήσει αυτό το εξελιγμένο κύτταρο είναι απίστευτος», είπε ο Iram.
Για να κατανοήσουν τον ρόλο του SRF στο σχηματισμό της μυελίνης, η ομάδα δημιούργησε μοντέλα «knock-out» – τρωκτικά που δεν έχουν SRF στα ολιγοδενδροκύτταρα του εγκεφάλου τους. Σε αυτά τα ζώα χωρίς SRF, οι ερευνητές παρατήρησαν μια δραματική μείωση στα επίπεδα των νηματίων ακτίνης κατά τα πρώτα στάδια της διαφοροποίησης των κυττάρων. Αυτή η ανεπάρκεια εμπόδισε την ικανότητα των κυττάρων να σχηματίζουν το περίβλημα μυελίνης γύρω από τους άξονες. Οι ερευνητές εξεπλάγησαν επίσης όταν ανακάλυψαν ότι η απώλεια του SRF πυροδότησε μια γονιδιακή υπογραφή που προηγουμένως σχετιζόταν με τη γήρανση και τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ.
“Το πιο απροσδόκητο εύρημα ήταν ότι το SRF φαίνεται να καταστέλλει μια μεταγραφική υπογραφή που σχετίζεται με ασθένεια”, είπε ο Iram. Αυτή η παρατήρηση συνδέει τα νέα ευρήματα με την πρόσφατη ανακάλυψη του Iram ότι τα επίπεδα SRF των ολιγοδενδροκυττάρων μειώνονται με την ηλικία στα ποντίκια – και ότι η έγχυση εγκεφαλονωτιαίου υγρού σε ηλικιωμένα ζώα από νεότερα ποντίκια μπορεί να ενισχύσει την ενεργοποίηση του SRF και τη συγκέντρωση ακτίνης σε πιο νεανικά επίπεδα. “Πιστεύουμε ότι το νοκ-άουτ ποντίκι SRF μπορεί να μιμηθεί αυτό που συμβαίνει στον ηλικιωμένο εγκέφαλο όπου βλέπουμε λιγότερο SRF στα ολιγοδενδροκύτταρα”, εξήγησε ο Iram.
Η έρευνα θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεραπείες
Αυτή η έρευνα όχι μόνο προάγει τη θεμελιώδη κατανόηση των επιστημόνων για το πώς σχηματίζεται η μυελίνη στον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο και διατηρεί την ακεραιότητά της στην ενήλικη ζωή, αλλά προτείνει επίσης ότι η στόχευση της οδού του γονιδίου SRF θα μπορούσε να είναι μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση για τη θεραπεία διαταραχών που σχετίζονται με τη μυελίνη. Ενισχύοντας τη δραστηριότητα του SRF, εικάζουν οι ερευνητές, οι επιστήμονες μπορεί να είναι σε θέση:
- να προάγουν τη μυελίνωση,
- να την προστατεύσουν από την υποβάθμιση
- ή ακόμα και να την αποκαταστήσουν στο πλαίσιο της γήρανσης και των νευρολογικών ασθενειών.
«Υπάρχουν ακόμη πολλά πράγματα που δεν καταλαβαίνουμε σχετικά με τους μηχανισμούς καταστολής και ποιοι είναι οι λειτουργικοί ρόλοι αυτών των γονιδίων που σχετίζονται με την ασθένεια ή τη γήρανση», είπε η Iram, η οποία τώρα επιδιώκει αυτές τις ερωτήσεις στο δικό της εργαστήριο στο Ινστιτούτο Weizmann. Επιστήμης στο Τελ Αβίβ.