Forscher der Carnegie Mellon University, der University of Pittsburgh und der University of Washington haben Störungen in der dreidimensionalen Organisation der DNA in Gehirnzellen identifiziert, die von der Alzheimer-Krankheit betroffen sind. Die Ergebnisse, die in *Science* veröffentlicht wurden, enthüllen eine bisher unerforschte Schicht der Krankheit, die zu neuen Behandlungsansätzen führen könnte.
Die Studie verband Veränderungen in der Genomfaltung mit Verschiebungen in der Genaktivität und der Organisation des Hirngewebes. Wissenschaftler verwendeten eine Kombination aus Einzelzelltechnologie, räumlicher Kartierung von Hirngewebe und einem Deep-Learning-Modell, um ein detailliertes Bild dieser Veränderungen zu erstellen. Die Forschung konzentrierte sich auf postmortale Proben aus dem präfrontalen Kortex von Personen mit und ohne Alzheimer-Krankheit, die an einer langfristigen Demenzstudie teilnahmen.
„Die Alzheimer-Krankheit kann nicht Schicht für Schicht verstanden werden“, sagte Jian Ma, Ray und Stephanie Lane Professor für Computational Biology an der Carnegie Mellon University, der die Studie leitete und betreute. „Die dreidimensionale Struktur des Genoms ist eine grundlegende regulatorische Schicht, die dazu beiträgt, die DNA-Sequenz mit der Genaktivität zu verbinden. Durch die Integration von Genomfaltung, Zellzustand und Gewebeumfeld können wir über die Katalogisierung krankheitsassoziierter Veränderungen hinausgehen und verstehen, wie diese zusammenpassen und welche Mechanismen wir als Nächstes testen sollten.“
Das Team nutzte GAGE-seq, eine Technik, die sowohl die Genexpression als auch die dreidimensionalen Genomkontakte innerhalb einzelner Zellen misst, zusammen mit räumlichen Transkriptomkarten, um Informationen über die Genaktivität innerhalb des Hirngewebes zu erhalten. Dies ermöglichte es den Forschern, die physische Organisation des Genoms mit der Genregulation zu verbinden und Alzheimer-bezogene molekulare und zelluläre Veränderungen innerhalb des umgebenden Gewebes zu lokalisieren. Die Forschung deutet darauf hin, dass Veränderungen in der Art und Weise, wie sich die DNA faltet, die Zellfunktion beeinflussen und zur Entwicklung der Alzheimer-Krankheit beitragen können.
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