במחקר שפורסם לאחרונה ב תקשורת טבעקבוצת חוקרים חקרה כיצד מוות המושרה על ידי חיסול גן הישרדות (DISE) באמצעות ניתוח של חומצה ריבונוקלאית (RNA) המושרה על ידי קומפלקס השתקה (RISC) הקשורים RNA קצרים (R-sRNAs) במודלים של מחלת אלצהיימר (AD) הישרדות עצבית ומתאם עם נוירוטוקסיות ב- AD.
רקע כללי
AD מסומנת על ידי ניוון עצבי עם סיבות לא מובנות. תכונות עיקריות כוללות פלאק עמילואיד בטא (Aβ), הצטברות חלבון טאו (p-tau) מזרחן יתר, ומסלולי מוות מרובים של תאים. רעילות Aβ42 וקשרים גנטיים ב- AD משפחתי מבוססים. ההזדקנות מאיץ את נזקי החומצה הדאוקסיריבונוקלאית (DNA), תורמת ל-AD.
בהפרעות RNA (RNAi), מיקרו (mi) RNA מווסתים את ביטוי הגנים באופן פוסט-תעתיק, כאשר אזורי זרעים מכוונים ל-RNA Messenger (mRNA) 3' אזורים לא מתורגמים (3'UTR). R-sRNAs עם זרעי 6mer עשירים בגואנין (G) יכולים להפעיל מסלולי מוות מרובים של תאים באמצעות DSE. יש צורך במחקר נוסף כדי להבין היטב את המנגנונים שבאמצעותם שינוי מירנאים לא רעילים יכולים לשמש כטיפול ל-AD.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, נעשה שימוש במגוון שיטות כדי לחקור את המנגנונים העומדים בבסיס AD. רקמות המוח של העכבר והאדם נוצלו לניתוח. ריאגנטים ונוגדנים מפתח הוכנו לצד סינתזה של פפטידים Aβ.
המחקר כלל עבודת תרבית תאים מקיפה, כולל יצירת תאי נוקאאוט (ko) והערכת צמיחת תאים וכדאיות. תאי SH-SY5Y (SH) התמיינו עבור ניסויים ספציפיים. טיפולים בחומצה Aurintricarboxylic ו- Enoxacin יושמו בהקשרים מסוימים. מיצוי RNA, שעתוק לאחור ותגובת שרשרת פולימראז כמותית בזמן אמת (PCR) נערכו לצורך ניתוח גנטי. ניתוח כתם Western שימש לחקר רמות חלבון ואינטראקציות. צביעה טרמינלית deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end taging (TUNEL) הופעלה כדי לזהות פיצול DNA במוחות של עכברים.
המחקר שילב גם נוירונים מעוררים מעוררי מוח קדמיים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSC) מחולי AD ונוירונים דופמין במוח התיכון שמקורם ב-iPSC למחקרי הזדקנות במבחנה. היבט חשוב של המתודולוגיה היה ה- Argonaute (Ago) pull-down ובעקבותיו רצף RNA קטן (Ago-RP-Seq), אשר מילאו תפקיד מכריע בהבנת מרכיבי ה-RNA המעורבים בתהליך המחלה.
תוצאות המחקר
תוצאות המחקר מדגישות את התפקיד המשמעותי של R-sRNAs בAD. עם ההזדקנות, יש שינוי בולט באיזון של R-sRNAs לעבר אלה עם זרעי 6mer רעילים, שהם פחות קיימא וסביר יותר לגרום למוות של תאי עצב באמצעות DSE. שינוי זה מיוחס ליכולת המופחתת של נוירונים מזדקנים לייצר מספיק מירנאים לא רעילים. אנזימים מרכזיים כמו Dicer ו- Drosha, החיוניים לביטוי מירנה, מושפעים במהלך AD והזדקנות, כאשר יציבותם נפגעת על ידי מיני חמצן תגובתיים ואינטרפרונים, הנפוצים ב- AD. הזרחון והטרנסלוקציה של Drosha לאחר מכן מהגרעין לציטוזול, למשל, מביאים לאובדן של רוב ה-miRNAs.
מזוהות שתי תגובות תאיות ראשוניות ל-Aβ42 המערבות פעילות RISC: מוות תאי/DISE ונזק ל-DNA. DISE משלבת מסלולי מוות שונים של תאים, והמסלול הספציפי המופעל תלוי בתעתיק של התא הפגוע. ממצא זה מתיישב עם מסלולי מוות תאים מרובים המעורבים ב- AD. מנגנון ה-DISE עשוי לתרום לא רק למוות של תאים עצביים אלא גם לניוון עצבי על ידי גרימת נזק ל-DNA, דבר המצביע על צורך במחקר נוסף כדי להבין את מלוא השפעתו על הפרעות בתפקוד הסינפטי ופתולוגיה של AD.
המחקר גם מצביע על האפשרות שהעלייה ב-sRNAs רעילים ואובדן במקביל של miRNAs לא רעילים במהלך ההזדקנות עשויים להיות מרכזיים למחלות נוירודגנרטיביות אחרות כמו מחלת פרקינסון, מחלת הנטינגטון וטרשת צדדית אמיוטרופית (ALS). הפרופיל המולקולרי של המחקר מצביע על תרומה קולקטיבית של גורמים גנטיים, מוטציות ואיזון של miRNAs רעילים לעומת לא רעילים להופעה ולהתקדמות של AD. במונחים של השלכות טיפוליות, התוצאות מאתגרות את המוקד העיקרי של גילוי תרופות ל-AD, אשר היה בעיקר על הפחתת עומס רובד עמילואיד ומניעת זרחון טאו.
מסקנות
המחקר מציג פרספקטיבה חדשה על AD, המצביע על כך שהאיזון של R-sRNAs, במיוחד היחס בין miRNAs רעילים לא-רעילים, ממלא תפקיד מכריע בהישרדות נוירונלית ובניוון עצבי. היא הגיעה למסקנה שעם ההזדקנות וה-AD, ישנו מעבר ל-sRNAs רעילים יותר ב-RISC, מה שמוביל לרגישות עצבית מוגברת ל-DISE ולנזק ל-DNA. השינוי הזה יכול לנבוע מירידה הקשורה להזדקנות באנזימי מפתח לעיבוד miRNA כמו Dicer ו- Drosha.
המחקר גם מצביע על כך ש-DISE, הכוללת מסלולי מוות שונים של תאים, עשויה לתרום באופן משמעותי לפתולוגיה של AD, כולל הפרעה בתפקוד הסינפטי וניוון עצבי. יתר על כן, מנגנון זה עשוי להתרחב למחלות ניווניות אחרות כמו פרקינסון, הנטינגטון ו-ALS. הממצאים מאתגרים את ההתמקדות הקונבנציונלית בעמילואיד ובטאו בטיפול ב-AD, ומציעים במקום זאת ששיפור רמות ה-miRNA הלא-רעילות יכולה להיות אסטרטגיה טיפולית יעילה יותר.
