A gének hálózata: áttörő térképezés
A Kaliforniai Egyetem irvine-i kutatói, Min Zhang és Dabao Zhang vezetésével, minden eddiginél részletesebb térképeket készítettek arról, hogyan befolyásolják egymást közvetlenül a gének azokban az agysejtekben, amelyeket érint az Alzheimer-kór. Ezek az új térképek nemcsak egyszerű géntársulásokat mutatnak, hanem azt is, hogy pontosan mely gének irányítanak másokat a különböző agysejt-típusokban.
Erre a célra fejlesztették ki a SIGNET nevű gépi tanulási platformot, amely az eddigi eszközöknél jóval többre képes: nemcsak együtt mozgó géneket ismer fel, hanem ok-okozati összefüggéseket is feltár. Így olyan biológiai folyamatokat sikerült azonosítani, amelyek a memóriavesztéshez és az agyszövet fokozatos leépüléséhez járulhatnak hozzá.
Miért fontos a gének szabályozása az Alzheimer-kórban?
Az Alzheimer-kór a demencia vezető oka, és 2060-ra várhatóan 14 millió embert érint az Egyesült Államokban. Bár több gént — köztük az APOE-t és az APP-t — már régóta összefüggésbe hoznak a betegséggel, még mindig nem világos, pontosan hogyan zavarják meg ezek a gének az agy működését. Az új kutatás elsőként mutatja meg, hogyan hatnak egymásra specifikus sejttípusokban a gének, és melyek lehetnek valóban felelősek a betegség előrehaladásáért.
Min Zhang epidemiológus rámutatott: a kutatás áttért a puszta megfigyeléstől a valódi ok-okozati mechanizmusok feltérképezésére, ami új távlatokat nyithat meg a gyógyításban.
A SIGNET: az ok-okozati hálók felfedése
A kutatók 272 ember agymintáit vizsgálták, akik hosszú távú öregedéskutatási programokban vettek részt. A SIGNET rendszere egyesítette az egysejtes RNS-szekvenálást és a teljes genom szekvenálását, így szerteágazó génhálózatokat tudtak feltérképezni. Vagyis végre kiderült, mely gének irányítják mások működését — nemcsak együtt változnak.
A vizsgálat során hat fő agysejt-típus esetében rekonstruálták ezeket a hálózatokat, melyek alapján ki lehetett mutatni a legfontosabb irányító, úgynevezett központi géneket is. Ezek közül többet most először azonosítottak lehetséges terápiás célpontként, vagyis később akár új gyógyszerek fejlesztésére is lehetőség nyílhat.
Mit találtak a serkentő neuronoknál?
A kutatók rájöttek, hogy a legnagyobb genetikai átrendeződés a serkentő neuronokban zajlik — ezek azok az idegsejtek, amelyek serkentő jeleket továbbítanak. Közel 6000 ok-okozati génkapcsolat mutatott jelentős átalakulást, ahogy a betegség előrehaladt. Emellett több száz úgynevezett hub gén, vagyis központi irányító gén is előtérbe került, amelyek számos egyéb gént befolyásolnak, és így kulcsszerepet játszhatnak a káros elváltozásokban.
A későbbiekben a kutatók független mintákon is igazolták eredményeiket, ami növeli a felfedezések megbízhatóságát. Nem egyértelmű, de lehetséges, hogy ezekből az új irányító génekből kiindulva az egyszerűbb és korábbi diagnózis, valamint a hatékonyabb gyógyszerfejlesztés válhat elérhetővé. Vagyis a SIGNET a jövőben segíthet a rák, autoimmun és mentális betegségek genetikai hátterének feltérképezésében is.
