Các nhà khoa học tiết lộ vai trò của protein não quan trọng trong rối loạn vận động ở trẻ em

Các nhà khoa học tại Trường Y UNC và Trường Dược UNC Eshelman, phối hợp với một nhóm từ Đại học Queen Mary của London, đã làm sáng tỏ các sự kiện phân tử cơ bản của một rối loạn di truyền và thoái hóa thần kinh được gọi là ARSACS - Chứng mất điều hòa co cứng lặn tự động ở Charlevoix-Saguenay , được đặt tên cho hai thung lũng Quebec, nơi những ca bệnh đầu tiên được tìm thấy.

Trẻ mắc ARSACS thường biểu hiện khó khăn với việc đi lại trong năm thứ hai của cuộc đời và một loạt các vấn đề thần kinh mở rộng sau đó. Trong tiểu não - một khu vực của não điều phối chuyển động và cân bằng - các tế bào thần kinh được gọi là tế bào Purkinje chết ở những người mắc ARSACS. Hầu hết bệnh nhân phải ngồi xe lăn ở độ tuổi 30-40 và tuổi thọ trung bình bị rút ngắn vào giữa những năm 50.

Rối loạn này là do đột biến và mất chức năng của một gen gọi là SACS mã hóa một loại protein rất lớn gọi là sacsin, một loại protein khó nghiên cứu trực tiếp một phần là do kích thước khó sử dụng của nó. Tương đối ít người biết về các chức năng bình thường của nó, và sự vắng mặt của nó dẫn đến bệnh tật như thế nào. Nhưng trong một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Cell Reports , các nhà nghiên cứu hợp tác đã thực hiện phân tích toàn diện nhất về những gì xảy ra trong tế bào khi thiếu sacsin.

Đồng tác giả nghiên cứu Justin Wolter cho biết: "Chúng tôi đã cố gắng thực hiện một cách tiếp cận khách quan để hiểu điều gì sẽ xảy ra khi các tế bào mất sacsin. , Tiến sĩ, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Trung tâm Khoa học Thần kinh UNC.

Đồng tác giả cao cấp khác của nghiên cứu là Paul Chapple, Tiến sĩ, giáo sư sinh học tế bào phân tử tại Đại học Queen Mary của London.

Nghiên cứu bắt đầu với phòng thí nghiệm Chapple và nhóm UNC-Chapel Hill làm việc mà không có kiến ​​thức về phòng thí nghiệm khác. “Dự án này được bắt đầu bởi Tammy Havener ở Trường Dược UNC Eshelman, sau đó ba nhà nghiên cứu sau tiến sĩ từ các khoa khác nhau của UNC đã tham gia - Wen Aw, Katherine Hixson và tôi,” Wolter nói. "Khi chúng tôi nhận ra rằng Lisa Romano trong phòng thí nghiệm Chapple đã có những khám phá tương tự bằng cách sử dụng các cách tiếp cận khác nhau, tất cả chúng tôi đã quyết định hợp lực và cùng nhau tiến lên. Tôi nghĩ đó là một ví dụ tuyệt đẹp về cách mà khoa học mở và cộng tác mang lại lợi ích cho cộng đồng."

Đối với nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một số kỹ thuật dựa trên -omics trong tế bào người được nuôi cấy để kiểm tra việc mất sacsin làm thay đổi mức độ protein và tổ chức tế bào như thế nào. Họ xác nhận sự hiện diện của các khiếm khuyết đã được ghi nhận trong các nghiên cứu trước đây, chẳng hạn như sự tập hợp bất thường của các protein cấu trúc hình thành sợi, và các khiếm khuyết về số lượng và động lực của ty thể, cả hai đều thường được quan sát thấy trong nhiều bệnh thoái hóa thần kinh.

Nhưng họ cũng phát hiện ra nhiều điểm bất thường mà trước đó chưa xác định được. Chúng bao gồm sự dư thừa của một protein được gọi là tau và sự thay đổi động lực học của các vi ống, là những đường vận chuyển nội bào do tau điều chỉnh. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hậu quả của sự thay đổi trong quá trình buôn bán này là nhiều protein không đến được vị trí thích hợp trong tế bào. 

Đặc biệt bị ảnh hưởng là các protein "kết dính khớp thần kinh", giúp các tế bào thần kinh hình thành và duy trì các khớp thần kinh - kết nối mà các tế bào thần kinh sử dụng để gửi tín hiệu cho nhau. Cùng với những quan sát này, nhóm nghiên cứu đã tìm thấy những thay đổi trong cấu trúc khớp thần kinh trong mô hình chuột ARSACS. Điều quan trọng là những thay đổi này xảy ra trước khi bắt đầu thoái hóa thần kinh.

Những khám phá này mở rộng bức tranh về cách sacsin điều chỉnh nhiều quá trình tế bào. Họ cũng đưa ra khả năng các tế bào Purkinje - các tế bào thần kinh dường như bị ảnh hưởng nhiều nhất trong ARSACS - có thể chết vì chúng thiếu kết nối với các tế bào thần kinh khác. Các nhà nghiên cứu sẽ theo dõi các nghiên cứu chuyên sâu hơn về những thay đổi này trong não để hiểu liệu căn bệnh thoái hóa thần kinh này có bắt nguồn từ các quá trình diễn ra trong quá trình phát triển của não hay không.

Mặc dù ARSACS có lẽ chỉ ảnh hưởng đến vài nghìn cá nhân trên toàn thế giới, nhưng loại nghiên cứu này có thể có ý nghĩa rộng hơn nhiều, các nhà nghiên cứu lưu ý.

Chapple nói: “Có vẻ như có nhiều sự chồng chéo giữa ARSACS và các rối loạn não khác. "Ví dụ, chúng tôi đã chỉ ra rằng có sự gián đoạn sinh học tau trong các tế bào thiếu sacsin và tất nhiên những bất thường trong tau cũng là một đặc điểm nổi tiếng của bệnh Alzheimer. Vì vậy, chúng tôi nghĩ rằng nghiên cứu tình trạng thần kinh hiếm gặp này có thể cung cấp hiểu biết về những bệnh phổ biến hơn nhiều. "

Wolter nói: “Vẫn còn nhiều việc phải làm để tìm hiểu cơ chế ảnh hưởng của kết nối khớp thần kinh và liệu nó có góp phần gây chết tế bào thần kinh hay không. "Nhưng, nếu đúng như vậy, nó có thể thông báo cho các phương pháp điều trị trong tương lai."

Nguồn Đại học North Carolina Health Care