來源：生物谷 在一項新的研究中，來自加州大學圣地亞哥分校的研究人員發現，某些腦細胞比其他腦細胞衰老得更快，而且在患有阿爾茨海默病的個體中，這些細胞的數量多得不成比例。此外，他們還觀察到某些腦細胞在衰老過程中存在性別差異，與雄性大腦皮層相比，雌性大腦皮層中的“老化”少突膠質細胞與“老化”神經元的比例更高。相關研究結果近期發表在Nature期刊上，論文標題為“Single-cell multiplex chromatin and RNA interactions in ageing human brain”。 這一發現得益于一種名為MUSIC（單細胞多核酸相互作用圖譜）的新技術，它允許人們窺視單個腦細胞內部，并繪制出染色質和RNA之間的相互作用圖譜。這一技術使得人們能夠以單細胞分辨率觀察這些相互作用，并研究它們如何影響基因表達。 論文通訊作者、加州大學圣地亞哥分校雅各布斯工程學院工程系教授Sheng Zhong說，“MUSIC是一種強大的工具，能讓我們更深入地分析阿爾茨海默病的復雜性。這項技術有可能幫助我們發現阿爾茨海默病病理的新分子機制，從而為更有針對性的治療干預和改善患者預后鋪平道路。” 人腦內有一個復雜的細胞網絡，它們以錯綜復雜的方式進行通信和相互作用。在每個細胞中，包括染色質和 RNA 在內的遺傳組分決定著細胞的關鍵功能。隨著腦細胞的生長和衰老，染色質和 RNA 之間的相互作用也會發生變化。在每個細胞內，這些復合物也會發生很大變化，尤其是在成熟細胞中。然而，揭示這些相互作用的細微差別仍然是一項艱巨的挑戰。 MUSIC是一種前沿工具，它為了解單個腦細胞的內部運作提供了一個窗口。Zhong及其團隊團隊利用 MUSIC 分析了 14 名 59 歲及以上捐贈者的死后大腦樣本，特別是人類額葉皮層組織，其中一些捐贈者患有阿爾茨海默病，另一些捐贈者則沒有。 他們發現，不同類型的腦細胞表現出染色質和 RNA 之間不同的相互作用模式。有趣的是，短程染色質相互作用較少的細胞往往表現出衰老和阿爾茨海默病的跡象。 Zhong說，“通過這種變革性的單細胞技術，我們發現有些腦細胞比其他腦細胞‘更老’。”他解釋說，值得注意的是，與健康人相比，阿爾茨海默病患者的這些老化腦細胞比例更高。這一發現可能有助于開發治療阿爾茨海默病的新方法。 論文共同第一作者、Zhong實驗室生物信息學博士生Xingzhao Wen說，“如果我們能確定這些老化腦細胞中失調的基因，并了解它們在局部染色質結構中的功能，我們就能確定新的潛在治療靶點。” 這項新的研究還發現了腦細胞衰老的性別差異。在雌性小鼠的大腦皮層中，研究人員發現老化的少突膠質細胞與老化的神經元的比例更高。少突膠質細胞是一種腦細胞，為神經元周圍提供保護層。鑒于少突膠質細胞在維持大腦正常功能方面的關鍵作用，老化少突膠質細胞的增加可能會加劇認知能力的衰退。 Wen說，“雌性大腦皮層中的老化少突膠質細胞不成比例地增加，這可能會對女性患神經退行性疾病和精神疾病的風險增加帶來新的啟示。” 接下來，研究人員將致力于進一步優化 MUSIC，以便利用它來確定導致特定腦細胞加速衰老的因素，如調控基因和基因回路。Zhong說，“隨后，我們將制定策略來阻礙這些基因或基因回路的活動，以期減緩大腦的衰老。” 參考資料： Xingzhao Wen et al. Single-cell multiplex chromatin and RNA interactions in ageing human brain. Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07239-w.