Araştırmacılar Alzheimer ile ilişkili genetik varyantları beyin hücresi fonksiyonuyla ilişkilendiriyor

Bu varyantlar ağırlıklı olarak proteinleri kodlamayan genomik bölgelerde bulunuyor ve bu da hangi varyantların bireylerde AD riskini doğurduğunu anlamayı zorlaştırıyor. Kodlamayan varyantların bir zamanlar bilim adamları tarafından “çöp DNA” olduğu düşünülüyordu. Son yıllarda bu varyantlar, dokular ve hücre tipleri arasında gen ekspresyonunun kontrol edilmesinde önemli roller oynadıkları için takdir edildi. Bununla birlikte, bu kodlamayan varyantları düzenledikleri genlere bağlamak ve Alzheimer ile ilgili işlevler üzerindeki etkileri göz korkutucu bir iştir.

Şimdi, Chapel Hill’deki Kuzey Carolina Üniversitesi ve San Francisco Kaliforniya Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, risk değişkenlerinin mikrogliadaki işlevlerle olan bağlantılarını ve ardından bunların Alzheimer’a nasıl katkıda bulunabileceğini belirlediler.

UNC Tıp Fakültesi ve UNC Gillings Küresel Halk Sağlığı Okulu’nda genetik ve biyoistatistik profesörü Yun Li, “Mikroglialar beynin bağışıklık hücreleridir ve Alzheimer için kritik öneme sahiptir” dedi. “Çalışmamız doğrudan mikroglia hücrelerinin düzenlenmesi için önemli olan kritik genomik bölgelere odaklanıyor. Ortaya çıkardığımız bu varyantlar ve bölgeler, mikroglia üzerinde daha ileri deneyler yapmak için harika bir başlangıç ​​noktası görevi görecek.”

UC-San Francisco İnsan Genetiği Enstitüsü ve Nöroloji Bölümü’nde doçent olan Li ve Yin Shen, PhD ve ekipleri, AD ile ilişkili genetik varyantları barındıran potansiyel fonksiyonel bölgelerin mikroglialarında ayrıntılı bir analiz gerçekleştirdi. Daha önce Alzheimer hastalığında rol oynadığı düşünülmeyen 308 öncelikli varyantı içeren 181 yeni ilgi alanı keşfettiler. Sonuçları şurada yayınlandı: Doğa Genetiği.

İnce Haritalama Ve CRISPRi

Li ve meslektaşları, mikrogliadaki risk değişkenlerini ve bunların yerleşik potansiyel fonksiyonel bölgelerini (aday cis-düzenleyici bölgeler (cCRE) olarak adlandırılan) önceliklendirmek için AD ile ilişkili 37 genetik bölgeden yola çıktılar ve ince haritalama adı verilen bir işlemi gerçekleştirdiler. Her seferinde bir lokus, ilişkili varyantları, epigenetik imzaları ve mikroglialarda işlev görme olasılıklarını gösteren 3 boyutlu genom etkileşimi açıklamalarını özel olarak dikkate alarak incelediler.

Mikrogliadaki gen düzenleyici fonksiyon yoluyla AD üzerinde etkilerini gösterme olasılığı en yüksek olan varyantlara öncelik verdikten sonra, insan pluripotent kök hücre farklılaştırılmış mikrogliasını kullanarak mikroglia gen ekspresyonunu etkileyen kesin bölgeleri tespit etmek için CRISPR girişimi (CRISPRi) tarama deneyleri gerçekleştirdiler.

Bu epigenomik düzenleme teknolojisini kullanarak araştırmacılar, test edilen herhangi bir genomik bölgenin aşağı yöndeki gen ifadesini etkileyip etkilemediğini görmek için aday bölgeleri “rahatsız edebilir”. Bir bölgeyi kapatmanın, tıpkı elektrik şebekesindeki kesintiye benzer şekilde, genlerin “tüm mahallesini” etkileyebileceğini buldular.

Li, “Yanlış soruyu soruyoruz” dedi. “Hedefleyen genin veya genler Bu varyantlardan bazıları mikrogliayı etkiliyor. Bazen bir değişken, mahalledeki birden fazla genin ifadesini etkileyebilir.”

Geri Kalanlardan Birini Belirlemek

Ek olarak her bölge AD ile ilişkili birkaç genetik varyant içerebilir. Araştırmacıların daha sonra genetik analiz yoluyla belirlenen birçok varyant arasında hangi varyantların nedensel olduğunu belirlemeleri gerekiyordu. Bu tür bir kesinlik, kodlamayan varyantların AD gelişimine katkıda bulunduğu mekanizmaları anlamak için çok önemlidir.

Ekip, her seferinde tek bir DNA bazı değişimi yapmalarına ve bireysel değişken fonksiyonlarını aynı anda değerlendirmelerine olanak tanıyan son teknoloji bir genom düzenleme tekniği olan prime düzenlemeyi kullandı. TSPAN14 AD risk odağı. Bu yöntem sayesinde, belirli bir varyantı tanımlayarak onu neredeyse mükemmel şekilde ilişkili olan ve aynı cCRE bölgesinde bulunan diğerinden ayırarak sorumlu olmayı başardılar. TSPAN14 ifade.

Kodlamayan Varyantları Gen İfadesinin Ötesindeki İşlevlere Bağlamak

Daha da önemlisi, sorumlu varyant, ADAM10 proteininin olgunlaşması ve mikrogliadaki çözünebilir TREM2 parçalanması da dahil olmak üzere, bir dizi aşağı yönlü hücresel süreç üzerinde olumsuz etki yaptı. Yukarıda adı geçen üç genin de AD için risk genleri olduğu bilindiğinden, çalışma, AD kodlamayan bir varyantı, mikrogliadaki gen ifadesinin kontrolünün ötesindeki işlevlere başarılı bir şekilde bağlar.

Li, araştırma bulgularının, diğer araştırmacıların AD’nin daha fazla nedensel varyantlarını keşfedebilecekleri, hastalık risklerini tahmin edebilecekleri ve daha etkili tedaviler geliştirebilecekleri yeni bir temel olarak hizmet edeceğini söyledi. Bu çalışma aynı zamanda Weill Cornell Tıp Fakültesi Helen ve Robert Appel Alzheimer Hastalığı Araştırma Enstitüsü’nden Li Gan’ın grubuyla işbirliği içinde mümkün oldu.

Li, Shen ve Gan laboratuvarları, insan serebral organoidleri gibi insan beynini taklit eden daha karmaşık model sistemleri kullanarak AD risk varyantlarının analizini genişletmeye devam edecek.