Назад
Ученые открыли BASP-1, новый биомаркер нейронных стволовых клеток взрослого человека.
С помощью этого биомаркера ученые могут лучше понять сложные механизмы нейрогенеза, что в будущем может привести к появлению новых терапевтических подходов к лечению и управлению неврологическими и психоневрологическими расстройствами, связанными с пониженным уровнем нейрогенеза.
Центр обучения и памяти млекопитающих, гиппокамп, обладает замечательной способностью генерировать новые нейроны на протяжении всей жизни. Новорожденные нейроны производятся нейронными стволовыми клетками (НСК) и имеют решающее значение для формирования нейронных схем, необходимых для обучения и памяти, а также для контроля настроения. При старении количество НСК уменьшается, что приводит к снижению нейрогенеза и возникновению связанного с возрастом когнитивного спада, тревоги и депрессии. Таким образом, определение основного молекулярного механизма, ответственного за сохранение НСК, имеет фундаментальное значение, если мы хотим использовать нейрогенез для остановки или обращения вспять возрастной патологии гиппокампа.
В то время как растет количество методов для изучения НСК и нейрогенеза в мышиных моделях, одним из главных препятствий в исследовании этого фундаментального биологического процесса в человеческом мозге является отсутствие конкретных маркеров НСК, поддающихся продвинутой визуализации и анализу in vivo.
Группа исследователей попыталась решить эту проблему довольно необычным образом. Они предположили, что если им удастся найти белки, которые присутствуют на поверхности НСК, то в конечном итоге они смогут сделать вещества, которые "увидят" НСК в человеческом мозге.
"Конечной целью наших исследований является поддержание нейрогенеза на протяжении всей жизни на том же уровне, что и в молодом мозге, чтобы предотвратить снижение наших когнитивных способностей и уменьшить склонность к расстройствам настроения, таким как депрессия, с возрастом. Для этого, однако, сначала нам необходимо лучше понять этот неуловимый, но фундаментальный процесс. Тем не менее, у нас нет инструментов для изучения этого процесса у живых людей, и все знания, которые мы собрали до сих пор, являются результатом анализа посмертного мозга. И мы не можем разработать методы для обнаружения этого процесса у людей, потому что существующие НСК-маркеры присутствуют в клетках и недоступны для визуализации in vivo", - объясняет соавтор исследования Мирьяна Малети-Савати.
"Поэтому в сотрудничестве с нашими коллегами из Нью-Йорка и Испании мы провели это исследование, чтобы найти эти поверхностные маркеры, а затем разработать инструменты, такие как лиганды для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) для их визуализации с использованием передовых технологий визуализации мозга в реальном времени in vivo".
Как правило, антитела производятся против известных антигенов, но группа поставила перед собой задачу генерировать антитела для неизвестных белков-мишеней, что сделало их миссию довольно сложной. Они решили эту проблему, полагаясь на проверенный временем метод генерации антител, вводя мышам цельноклеточные или мембранные препараты. В результате было получено 1648 клонов, из которых 39 вступили в реакцию с НСК.
При более внимательном рассмотрении, один потенциальный кандидат наиболее сильно маркировал НСК. Масс-спектрометрический анализ ткани гиппокампа человека идентифицировал целевой белок - BASP-1 (Brain-Abundant Signal Protein 1), ранее обнаруженный в нейронах головного мозга мыши, но не в НСК. Интересно, что специфическое антитело, распознающее BASP-1 в НСК, не маркировало нейроны или любые другие клетки, кроме НСК, указывая на то, что его можно использовать для визуализации этих клеток в живом мозге млекопитающего.
"Используя наше новое антитело, мы обнаружили, что BASP-1 ограничивается НСК в нейрогенных нишах в мозге млекопитающих, в том числе и человека, во время развития в матке и после рождения. Таким образом, в нашей работе был определен мембранный белок BASP-1 как возможный биомаркер НСК, что позволит нам изучить механизмы нейрогенеза взрослого человека, а также изучить его роль в этом процессе", - отметила Малети-Савати.
С помощью этого биомаркера ученые могут лучше понять актуальность и сложные механизмы нейрогенеза, которые могут привести в будущем к новым терапевтическим подходам к лечению неврологических и психоневрологических расстройств, связанных с пониженным уровнем нейрогенеза. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
