Анализ 1,6 миллиона клеток мозга выявил ранние изменения при болезни Альцгеймера

Ученые Колумбийского университета и Еврейского университета в Иерусалиме проанализировали более 1,6 миллиона клеток мозга пожилых людей и выявили клеточные изменения на разных стадиях болезни Альцгеймера. Это открывает новые пути профилактики самой распространенной причины деменции у пожилых людей.

Работа опубликована в журнале Nature.

"Наше исследование показало, что болезнь Альцгеймера – это нарушение работы разных клеточных сообществ и их взаимодействий, а не одного конкретного типа клеток", – говорит соавтор работы Филипп Де Ягер.

Предыдущие исследования образцов мозга пациентов с болезнью Альцгеймера дали представление о молекулах, чьи нарушения приводят к заболеванию, но не раскрыли какие гены и клетки участвуют в этом процессе.

Для нового анализа были взяты образцы мозга 400 человек, пожертвовавших свои образцы науке. В каждом мозге исследователи собрали несколько тысяч клеток из области, затронутой болезнью Альцгеймера и старением. В каждой клетке были секвенированы ее активные на момент смерти человека РНК.

Де Ягер говорит: "Теперь у нас есть инструменты, позволяющие изучать мозг на уровне отдельных клеток. Когда мы объединяем это с подробной информацией о когнитивном состоянии доноров мозга перед смертью, мы можем реконструировать траектории старения мозга, начиная с самых ранних стадий заболевания".

Данные по всем 1,6 миллиона клеток были проанализированы с помощью алгоритмов и методов машинного обучения. Поскольку образцы мозга были получены от пациентов на разных этапах заболевания, исследователи смогли решить главную задачу – определить последовательность изменений в клетках, вовлеченных в болезнь Альцгеймера, и отличить эти изменения от изменений, связанных с нормальным старением мозга.

"Есть два разных типа микроглиальных клеток – иммунных клеток мозга, которые начинают процесс накопления амилоида и тау-белка. С этого начинается болезнь Альцгеймера", – говорит Де Ягер.

По мере того, как патология развивается, другие клетки мозга – астроциты, – тоже начинают меняться. Это приводит к нарушению связей в мозге. Изменения в микроглиальных клетках и астроцитах постепенно приводят к глубоким нарушениям в работе мозга.

"Понимая, как отдельные клетки влияют на развитие болезни на разных стадиях, мы может подобрать оптимальный подход для снижения активности патогенных клеточных сообществ у каждого человека и вернуть клетки мозга в здоровое состояние", – говорит Де Ягер.