Egy régi vita lezárása: képződnek új idegsejtek a felnőtt emberi agyban
Évekig tartó viták után a tudósok bizonyítékot szolgáltattak az emberi agysejtek egész életen át tartó képződésére, ami a jövőben új terápiák kidolgozásához vezethet az idegrendszeri betegségek kezelésében.
Az emberi test különböző szövetei – a bőr, az emésztőrendszer nyálkahártyája és a vér – rendszeresen megújulnak új sejtek képződése révén, ami elengedhetetlen a megfelelő működésükhöz. Hasonlóképpen, bizonyos agyi funkciók, mint például a memória kialakulása és a hangulat szabályozása új idegsejtek születésével járnak. Bár tanulmányok felnőtt rágcsálók agyában kimutattak neurogenezist, az egymásnak ellentmondó bizonyítékok évtizedek óta alapjául szolgálnak annak a vitának, hogy képződnek-e új idegsejtek a felnőtt emberi agyban és ha igen, hogyan.
A Science folyóiratban megjelent új tanulmányban a Karolinska Intézet kutatói transzkriptomika[1] és gépi tanulás segítségével kimutatták, hogy az idegsejt-elődsejtek és azok utódai, az újonnan született éretlen idegsejtek az emberben gyermekkortól idős korig jelen vannak.
„Ez a kirakós játékban egy fontos darab, amely segít megérteni, hogyan működik és változik az emberi agy az élet során” – mondta Jonas Frisén, a Karolinska Intézet őssejtbiológusa és a tanulmány szerzője egy nyilatkozatában. „Kutatásunknak lehet hatása a neurodegeneratív és pszichiátriai rendellenességekben a neurogenezist stimuláló regeneratív kezelések fejlesztésére is.”
Az 1900-as évek elején a tudósok úgy vélték, hogy az új idegsejtek képződése a születés után hamar leáll. A 20. század végén azonban számos kísérlet megkérdőjelezte ezt az elméletet. Genetikai nyomkövetés, DNS-jelölés és élő képalkotás segítségével a kutatók rágcsáló-modellek agyát vizsgálták néztek, és a memória, a tanulás és a hangulat szabályozásában kulcsfontosságú hippocampusra összpontosítottak. Különböző korú állatokban osztódó őssejteket és új, éretlen idegsejteket figyeltek meg. Ezek az eredmények bátorították a kutatókat, hogy az emberi hippocampusra irányítsák figyelmüket. Technikai kihívások, mint például a rágcsálókon végzett vizsgálatokból származó idegsejt-elődjelzők emberi mintákra való hibás átültetése és az elődsejtek alacsony száma a többi idegsejt között ellentmondásokat idéztek elő a különböző csoportok kutatásai között.
Ezeknek az akadályoknak a leküzdése érdekében Frisén és csapata egyetlen magból származó RNS-szekvenálással elemezte a sejtek RNS-jellemzőit a gyermekkortól az öregkorig. Először több mint 100.000 magot izoláltak 0–5 éves emberek posztmortem hippokampuszszövetéből, szekvenálták az RNS-t, és keresték a neurális őssejtekhez kapcsolódó markereket. Frisén és más csoportok korábbi eredményeivel összhangban neurális őssejteket és éretlen neuronokat azonosítottak ezekben a mintákban.
Hasonlóan, több mint 200.000 hippokampusz-magot gyűjtöttek 13 és 78 év közötti egyénekből, és elemezték azok RNS-expressziós profilját. A felnőtt kohorszban az idegsejt-elődsejtek megbízható kimutatásához a csapat egy gépi tanulási modellt képezett a gyermekkori kohorsz adatai alapján, hogy azonosítsa ezeknek a sejteknek a szignatúráit. A modell neuronális progenitor sejtek és éretlen neuronok jelenlétét jelentette a felnőtt hippokampusz szövetében, amelyek RNS-jellemzői megegyeztek a korai neuronális fejlődés szakaszaival. „Most már azonosítani tudjuk ezeket az eredeti sejteket, ami megerősíti, hogy a felnőtt agy hippokampuszában folyamatos neuronképződés zajlik” – mondta Frisén.
A kutatók az életkorok közötti egyéni különbségeket is megjegyezték. 14 felnőtt közül kettőnél szignifikánsan magasabb volt az őssejtek száma, míg ötnél nem mutatkozott a folyamatos neurogenezis jele. A tanulmány szerzői azonban még nem vizsgálták, hogy ezek a különbségek technikai variabilitásból vagy alapvető biológiai mechanizmusokból erednek-e. Mivel számos neurológiai betegség befolyásolja az agyi neuronok életképességét, a csapat úgy véli, hogy eredményeik ösztönözhetik a patológia és a genetika hatásának vizsgálatát az egész életen át tartó neuronképződésre.
[1] A transzkriptomika a transzkriptóm, azaz a különböző szervekben, szövetekben sejttípusokban és/vagy különböző körülmények között a genomról átíródó RNS molekulák nagy áteresztőképességű vizsgálatát jelenti. Transzkriptomikával tanulmányozhatjuk a teljes RNS populációt illetve egy speciális részét, mint például a riboszómákhoz kötött vagy a kis RNS-eket. Azokat a géneket, melyek egy szervezet különféle szerveiben, szöveteiben illetve sejttípusaiban és/vagy eltérő környezeti, élettani körülmények között különböző mértékben nyilvánulnak meg, a transzkriptómok összehasonlításával azonosíthatjuk.