Istraživanje koje su proveli znanstvenici sa Stanley centra za psihijatrijska istraživanja pri Institutu Broad MIT-a i Harvarda, Medicinskog fakulteta Harvarda i bolnice McLean otkrilo je značajne paralele u promjenama aktivnosti gena u moždanom tkivu osoba s shizofrenijom i starijih osoba. Ove promjene upućuju na zajedničku biološku osnovu za kognitivna oštećenja koja se često opažaju kod ljudi s shizofrenijom i kod starijih osoba.

U istraživanju objavljenom danas u časopisu Nature, tim je opisao kako su analizirali ekspresiju gena u više od milijun pojedinačnih stanica iz postmortalnog moždanog tkiva 191 osobe. Utvrdili su da kod osoba sa shizofrenijom i kod starijih odraslih bez shizofrenije, dvije vrste moždanih stanica - astrociti i neuroni - smanjuju ekspresiju gena koji podržavaju spojeve među neuronima, nazvane sinapse, u usporedbi s zdravim ili mlađim osobama. Također su otkrili usko sinkronizirane promjene u ekspresiji gena u te dvije vrste stanica: kada neuroni smanje ekspresiju određenih gena povezanih sa sinapsama, astrociti na sličan način mijenjaju ekspresiju različitog skupa gena koji podržavaju sinapse.

Tim je ovaj koordinirani skup promjena nazvao Programom sinaptičkih neurona i astrocita (SNAP). Čak i kod zdravih, mladih ljudi, ekspresija gena SNAP uvijek se povećavala ili smanjivala na koordiniran način u njihovim neuronima i astrocitima.

"Znanost se često fokusira na to koje gene svaka vrsta stanica izražava sama po sebi," rekao je Steve McCarroll, suvoditelj studije i član instituta pri Institutu Broad. "No, moždano tkivo mnogih ljudi i analize strojnog učenja tih podataka pomogli su nam prepoznati veći sustav. Ove vrste stanica ne djeluju kao neovisne jedinice, već su vrlo usko koordinirane. Snaga tih odnosa ostavila nas je bez daha."

Shizofrenija je poznata po uzrokovanju halucinacija i deluzija, koje se mogu barem djelomično liječiti lijekovima. No, uzrokuje i invalidizirajući kognitivni pad, za koji ne postoje učinkoviti tretmani i koji je uobičajen i kod starenja. Novi nalazi sugeriraju da bi kognitivne promjene u oba stanja mogle uključivati slične stanične i molekularne promjene u mozgu.

Kako bi detektirali koordinaciju između astrocita i neurona u shizofreniji i starenju, bilo je potrebno proučiti uzorke tkiva velikog broja pojedinaca, rekla je Sabina Berretta, suvoditeljica studije, docentica na Medicinskom fakultetu Harvard i istraživačica na području psihijatrijskih poremećaja. "Zahvalni smo svim donatorima koji su odlučili darovati svoj mozak znanosti kako bi pomogli drugima koji pate od moždanih poremećaja, i njima želimo posvetiti ovaj rad."

McCarroll, koji je i direktor za genomsku neurobiologiju pri Stanley centru za psihijatrijska istraživanja pri Institutu Broad i profesor na Medicinskom fakultetu Harvard, te Berretta, koja vodi Centar za resurse moždanog tkiva Harvarda (HBTRC) koji je osigurao tkivo za studiju, zajedno s Emi Ling, postdoktorandom u McCarrollovom laboratoriju, prvim autorom studije, donose nove uvide o SNAP-u.

Mozak funkcionira zato što neuroni stvaraju veze sa drugim neuronima na sinapsama, gdje prenose signale jedni drugima. Mozak neprestano formira nove sinapse i odstranjuje stare. Znanstvenici smatraju da nove sinapse pomažu našem mozgu da ostane fleksibilan, a studije - uključujući prethodne napore znanstvenika u McCarrollovom laboratoriju i međunarodnih konzorcija - pokazale su da mnogi genetski faktori povezani sa shizofrenijom uključuju gene koji doprinose funkciji sinapsa.

U novoj studiji, McCarroll, Berretta i kolege koristili su sekvenciranje RNA jedinog jezgra, koje mjeri ekspresiju gena u pojedinačnim stanicama, kako bi bolje razumjeli kako se mozak prirodno razlikuje među pojedincima. Analizirali su 1,2 milijuna stanica od 94 osobe sa shizofrenijom i 97 bez.

Otkrili su da kada neuroni povećaju ekspresiju gena koji kodiraju dijelove sinapsa, astrociti povećavaju ekspresiju različitog skupa gena uključenih u funkciju sinapsa. Ti geni, koji čine program SNAP, uključivali su mnoge prethodno identificirane faktore rizika za shizofreniju. Analize tima pokazale su da i neuroni i astrociti oblikuju genetsku ranjivost za to stanje.

"Znanost je odavno znala da su neuroni i sinapse važni za rizik od shizofrenije, ali postavljanjem pitanja na drugačiji način - pitajući koje gene svaka vrsta stanica regulira dinamički - otkrili smo da su vjerojatno uključeni i astrociti," rekla je Ling.

Na iznenađenje istraživača, također su otkrili da se SNAP znatno razlikovao čak i među ljudima bez shizofrenije, sugerirajući da bi SNAP mogao biti uključen u kognitivne razlike kod zdravih ljudi. Velik dio te varijacije objašnjen je dobi; SNAP je znatno opao kod mnogih - ali ne i svih - starijih pojedinaca, uključujući i osobe sa shizofrenijom i bez nje.

S boljim razumijevanjem SNAP-a, McCarroll se nada da bi bilo moguće identificirati faktore života koji pozitivno utječu na SNAP, i razviti lijekove koji potiču SNAP, kao način za liječenje kognitivnih oštećenja shizofrenije ili pomoć ljudima da održe svoju kognitivnu fleksibilnost kako stare.

U međuvremenu, McCarroll, Berretta i njihov tim rade na razumijevanju jesu li te promjene prisutne i u drugim stanjima poput bipolarnog poremećaja i depresije. Također nastoje otkriti u kojoj mjeri se SNAP pojavljuje u drugim područjima mozga, i kako SNAP utječe na učenje i kognitivnu fleksibilnost.

Izvor: Broad Institute