Нейродегенеративное заболевание БАС вызывает смерть и паралич двигательных нейронов. Однако задолго до того, как клетки умирают, они теряют контакт с мышцами, поскольку их аксоны атрофируются. Исследователи из Каролинского института в Швеции разработали метод, который радикально улучшает способность изучать аксоны и, таким образом, лучше понимать патологическое развитие БАС. Метод описан в научном журнале Stem Cell Reports.
Все нейроны имеют волоконно-подобную проекцию, называемую аксоном, а нейроны мотонейронов могут быть чрезвычайно длинными – более метра, – поскольку они должны тянуться от спинного мозга к мышцам рук и ног. Известно, что при БАС двигательные нейроны погибают "назад" и теряют функциональность там, где аксон встречается с мышцей, прежде чем постепенно полностью атрофироваться.
Изучая РНК в клетке, можно определить, какие гены включены и выключены, и, следовательно, функцию и общее состояние клетки. В нейронах с длинными аксонами в аксоне есть буфер РНК, который позволяет им быстро взаимодействовать с окружающей средой – e.грамм., мышечные клетки. Ученые очень заинтересованы в изучении репертуара РНК в моторных аксонах здоровых людей и пациентов с БАС, чтобы глубже понять процессы заболевания. Однако это оказалось очень сложно, поскольку количество РНК в аксонах ничтожно мало. Если в исследуемый материал аксона попадет хотя бы одно единичное тело клетки, оно заразит его собственной РНК, что сделает невозможным увидеть, как выглядит резервуар РНК аксона.
"Мы разработали для этого значительно улучшенный метод, называемый Axon-seq," объясняет Ева Хедлунд доцент кафедры неврологии Каролинского института. "Это относительно дешевый, простой и высокочувствительный метод, который мы подробно описали в нашем исследовании, чтобы его могли использовать другие исследователи, заинтересованные в изучении нейронных процессов."
Ее исследовательская группа использовала этот метод для изучения мотонейронов, созданных из стволовых клеток мыши и человека. Их результаты показывают, что резервуар РНК аксона значительно отличается от резервуара тела клетки, что является новым открытием. Исследователи также изучили транскриптом мотонейронов, пораженных БАС, и обнаружили, что в нейронах с мутированной версией гена SOD1, вызывающего БАС, профиль РНК аксона отличается от профиля РНК здоровых клеток.
"Многие из генов, которые, как мы обнаружили, не регулируются при БАС, необходимы для нормальной функции аксона и его контакта с мышцами," говорит Джик Нейссен, докторант и первый автор исследования вместе с постдоком Хулио Агила Бенитес. "Многие из этих генов представляют собой возможные мишени для будущих методов лечения."