פריצת דרך של אלצהיימר חושפת כיצד התאמה של גן אחד מגן על קשרי מוח

מדענים חשפו מתג מיקרוגליאלי שהופך את תאי החיסון הללו ממקדמי פלאק למגנים על רובד, ומציע דרך חדשה לקראת טיפולים אימונומודולטורים למחלת אלצהיימר.

מחקר: ביטוי גנים לימפואידי תומך בתפקוד של מיקרוגליה עצבית. קרדיט תמונה: sfam_photo / Shutterstock

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת טֶבַעחוקרים חקרו כיצד הורדת גורם השעתוק PU.1 במיקרוגליה ומווסת קולטנים דמויי לימפה כמו צביר מיקרוגליאלי של התמיינות 28 (CD28) באמצעות מחיקה גנטית משנה מצבים הקשורים לפלאק, דלקת, סינפסות ומאפיינים של התקדמות המחלה במחלת אלצהיימר (מוֹדָעָה).

איזון מיקרוגליאלי בין הגנה לנזק באלצהיימר

מוֹדָעָה גונב זיכרונות הרבה לפני שמשפחות מבחינות בהחלקות הקטנות, כמו מפתחות שלא במקום או שם שלא יבוא. מאחורי הקלעים, מיקרוגליה, תאי החיסון המולדים של המוח, מצטופפים סביב לוחות עמילואיד. לפעמים הם עוזרים על ידי חסימת רעילות וניקוי פסולת. לפעמים הם פוגעים על ידי הגברה של דלקת והפשטת סינפסות. אילו עצות האיזון חשובות לחיי היומיום, מכיוון שהוא עשוי להחליט באיזו מהירות החשיבה, מצב הרוח והעצמאות דועכים. גנטיקה ומחקרים חד-תאיים מצביעים על כך שניתן לכוונן תוכניות מיקרוגליה כדי לעזור או להזיק. אסטרטגיות מדויקות המשתרעות על שלבים להעברת מיקרוגליה למצבי הגנה עמידים נותרות מוגדרות באופן חלקי.

מיפוי רב-מודאלי של מדינות מיקרוגליות

החוקרים השתמשו בשילוב של גישות עכבר, אנושיות, מרחביות ופונקציונליות כדי למפות ולתפעל מצבי מיקרוגליה. הם יצרו פרופיל של מיקרוגליה מחמש המוטציות המשפחתיות של מחלת האלצהיימר (5xFAD) מודל עכבר עמילואיד באמצעות חומצה ריבונוקלאית חד-תאית (RNA) ריצוף ותעתוק מרחבי, פלואורסצנטי עמיד בשגיאות מרובבת הכלאה באתרו (מרפיש) לאתר מיקרוגליה הקשורה למחלה (סֶכֶר) ביחס לפלאקים ולכמת את גורם השעתוק PU.1, המקודד על ידי פרוטו-אונקוגן Spi-1 (SPI1). הם בדקו איתות פרוקסימלי פלאק באמצעות טירוזין קינאז בטחול (SYK) ופוספוליפאז C גמא 2 (PLCγ2) מסלול ובשימוש TREM2– ו CLEC7A-ליגנדים קולטן מעורבים להורדת ויסות PU.1 ex vivo והראה את זה ישירות PLC הפעלה לבדה הספיקה להורדת PU.1. הם מדדו את תלות ההישרדות בקולטן מעורר המושבה גורם 1 (CSF1R).

מודלים הנדסיים של מיקרוגליאלים לבדיקת סיבתיות PU.1

כדי לבסס סיבתיות, חוקרים הנדסו מיקרוגליה עם PU.1 מופחת או מוגבר ויצרו מיקרוגליה ספציפית CD28 נוקאאוטים. הם לכדו תעתיקים הקשורים לריבוזום עם תרגום טיהור זיקה לריבוזום (מַלכּוֹדֶת) ונגישות כרומטין עם בדיקה לרצף כרומטין נגיש לטרנספוזאז (ATAC-seq). הם העריכו סינפסות עם סמנים פרה-סינפטיים בסון ושלפוחית ​​גלוטמט טרנספורטר 2 (VGLUT2), פלסטיות בהיפוקמפוס עם פוטנציציה לטווח ארוך (LTP), והתנהגות עם מבחני שדה פתוח ואובייקט חדש. הם העריכו זריעת טאו לאחר הזרקת טאו אנושי, ניתחו תוכניות תגובה של אינטרפרון והשוו את הממצאים שלהם עם אלו מתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים (iPSCמערכי נתונים של מיקרוגליות אנושיות שמקורן ב-) ומערכי נתונים של תא יחיד לאחר המוות, כולל אלו מנשאים של אלל מוריד PU.1.

גילוי של PU.1^נָמוּך תת-אוכלוסיית מיקרוגליאלית

מיקרוגליה הקשורה לפלאק הכילה PU.1 מובהק^נָמוּך תת-אוכלוסיה שהתקבצה ליד עמילואיד ועלתה במספר ככל שהמחלה התקדמה. אלה PU.1^נָמוּך תאים שרדו בפלאקים גם כאשר CSF1R היה מעוכב, בניגוד למיקרוגליה דיסטלית, מה שמעיד על היגיון הישרדותי שונה בנישת הפלאק. משבש SYK אוֹ PLCγ2 איתות הפחית את השכיחות של PU.1^נָמוּך תאים וחיסלו שלהם CSF1Rהישרדות עצמאית, מקשרת קלט קולטן פלאק להורדת ויסות PU.1 דרך SYK ו מסלולי PLCγ2. כאשר מיקרוגליה נתקלה בליגנדים שמתערבים TREM2 אוֹ CLEC7Aרמות PU.1 ירדו; תרופתי PLC עיכוב חסם אפקט זה, ותרופתי PLC הפעלה לבדה הספיקה כדי לדכא את PU.1, המאשר כיווניות המסלול.

ביטוי גנים דמוי לימפואיד ב-PU.1^נָמוּך מיקרוגליה

מבחינה תעתיק, PU.1^נָמוּך מיקרוגליה הקשורים לפלאק העלו וויסות של גנים לימפואידיים, כולל CD28, PD-1, PD-L1, CD5, LAT2ו CD72לצד טיפול בשומנים ותוכניות ליזוזומליות האופייניות ל סֶכֶר. מַלכּוֹדֶת תמך בתרגום פעיל של קולטנים אלה. PU.1 מופחת במיקרוגליה, אפילו ללא עמילואיד, היה מספיק כדי לגרום לחתימה דמוית לימפואיד זו ולהסיט את הכרומטין לעבר נגישות דמוית תאי T תוך שמירה על זהות מיקרוגליאלית הליבה. לעומת זאת, הגדלת PU. מיקרוגליה מוטה 1 מסיטה אותם לכיוון פרופיל פרו-דלקתי.

הפחתת PU.1 מקדם הגנה סינפטית ויציבות קוגניטיבית

פונקציונלית, הורדת PU.1 אינץ' 5xFAD עכברים הרחיבו את המיקרוגליות הקשורות לפלאק והגדילו באופן ניכר CD28⁺ מיקרוגליה. תאים אלו הפגינו תוכניות אינטרפרון ותשלמות מסוג I מופחתות, פחות טיפות שומנים ניטרליות, עומס עמילואיד נמוך יותר עם פלאקים קומפקטיים יותר ועמידות מוגברת להתפשטות טאו אנושי שהוזרק. המבנה והתפקוד הסינפטי נשתמרו: בסון קליפת המוח ו VGLUT2 puncta נשמרו, hippocampal LTP ניצל, ובעלי חיים פעלו טוב יותר במשימות בשטח פתוח ובמשימות של חפצים חדשים. אורך החיים הממוצע הוארך ביחס לסטנדרט 5xFAD עכברים. יחד, נתונים אלו מצביעים על כך ש-PU.1^נָמוּך מיקרוגליה תופסות נישה עצבית התומכת בסינפסות ובביצועים התנהגותיים in vivo.

CD28-Dependen Regulation of Microglial Inflammation

CD28 הוכחה הכרחית לשמירה על דלקת מיקרוגליאלית רחבה יותר. אמנם מבוטא על ידי מיעוט של microglia, microglia ספציפי CD28 מחיקה הגבירה את עומס הפלאק וגררה תגובה פרו-דלקתית פרו-דלקתית רחבה של אינטרפרון מסוג I על פני כשליש מכלל המיקרוגליות, החורג בהרבה CD28⁺ חֵלֶק. זה מרמז על תפקיד טרנס-רגולטורי שבו CD28⁺PU.1^נָמוּך microglia מרסן תאים שכנים. נתונים אנושיים מתאימים למודל זה: אנשים הנושאים מגן להורדת PU.1 SPI1 אלל הראה יותר מיקרוגליות המבטאות גנים לימפואידים ומטה SPI1 ביטוי ב מוֹדָעָה מיקרוגליה. קווי ראיות מתכנסים אלה מצביעים על מצב מיקרוגליאלי מכוון קולטן לימפואיד שניתן להחלפה, המפחית את הפתולוגיה.

השלכות טיפוליות לאימונומודולציה מיקרוגליאלית באלצהיימר

מחקר זה מזהה מתג ויסות מיקרוגליאלי פוטנציאלי טיפולי. כאשר איתות פרוקסימלי פלאק מוריד את PU.1, מיקרוגליה מאמצת תוכנית דמוית לימפה, המסומנת על ידי CD28ולבלום פעילות אינטרפרון מסוג I ומשלים. הם גם דוחסים עמילואיד, חוסמים את התפשטות הטאו, מגנים על סינפסות ומשמרים התנהגות בעכברים. מסיר CD28 משחרר דלקת רחבה יותר ומגביר את היווצרות הפלאק, מה שמרמז כי קטן CD28⁺ האוכלוסייה יכולה לווסת תאים שכנים רבים. הגנטיקה האנושית מהדהדת ממצאים אלה. למרות שהתרגום נותר מוקדם, ממצאים אלה מספקים רציונל מכניסטי חזק לחקר אימונומודולציה מיקרוגליאלית ב מוֹדָעָה.