Мужчины, носители двух копий распространенного гена, в два раза чаще страдают деменцией, чем женщины с такими же мутациями. Всё это согласно новому исследованию австралийских ученых. Это открытие служит фундаментом для разработки методов раннего обнаружения причин деменции и своевременного вмешательства, чтобы снизить потенциальный ущерб мозгу.

Ген гемохроматоза HFE и риски деменции

Исследователи из Университета Кертина, Университета Монаша, Мельбурнского университета, Королевской детской больницы, Детского научно-исследовательского института Мердока и больницы Фионы Стэнли обнаружили, что у мужчин с парой мутаций в гене гемохроматоза (HFE) —вероятность деменции в два раза выше, чем у мужчин, у которых мутаций нет. Эта же мутация не играет никакой роли для женщин.

Как часто встречается эта мутация у мужчин? Примерно 1 из 36 мужчин живет с одной мутацией в этом гене. Но словить пару мутаций – это уже исключение.

По оценкам, у каждого третьего мужчины есть вариант мутированного гена, известный как H63D. Что делает этот ген невероятно распространенным. Однако наличие двух вариантов — встречается куда реже.

Наличие всего одной копии этого варианта гена не влияет на здоровье человека и не увеличивает риск развития деменции. Однако наличие двух копий мутированного варианта более чем вдвое увеличивает риск развития деменции у мужчин, но не у женщин.

Соавтор исследования профессор Джон Олиник из Медицинской школы Кертина.

Белок, железо и риски Альцгеймера

По сути, ген HFE контролирует белок, находящийся на поверхности клеток, который помогает обнаруживать и регулировать уровень железа в организме. Мутации же провоцируют генетические нарушения — чаще всего гемохроматоз. Генетически обусловленное состояние, при котором организм поглощает слишком много железа и это может привести к повреждению органов. Это чаще встречается у мужчин, у женщин гемохроматоз чаще проявляется ближе к старости жизни.

Результаты строятся на данных двойного слепого, рандомизированного, плацебо-контролируемого исследования, в котором 19 114 здоровых людей в США и Австралии ежедневно принимали микродозинг аспирина (ASPirin in Reducing Events in the Elderly, или ASPREE). Благодаря данным этого исследования, ученые обнаружили, что у мужчин значительно выше риск развития деменции, если они унаследовали двойной вариант H63D. Но проблема не была связана с уровнем железа, как предполагалось изначально.

Хотя ген HFE критически важен для контроля уровня железа в организме, мы не обнаружили прямой связи между уровнем железа в крови и повышенным риском слабоумия у мужчин. Это указывает на другие механизмы, которые могут быть связаны с повышенным риском повреждения нейронов из-за воспалительных процессов или механического повреждения клеток в организме.

Соавтор исследования профессор Джон Олиник из Медицинской школы Кертина.

Фактор Альцгеймера и что с ним делать дальше?

Теперь, когда нащупана связь, ученые перешли к изучению механизма, который влияет на здоровье мозга. Цель исследования в том, чтобы вмешаться в движущую силу процесса и потенциально замедлить и остановить болезнь Альцгеймера.

Понимание первопричин того, почему мужчины с двойным вариантом H63D подвергаются более высокому риску нейродегенерации, прокладывает путь к более персонализированным подходам к профилактике и лечению.

Соавтор исследования профессор Пол Лаказ из Университета Монаша.

Хотя сам генетический вариант изменить невозможно, пути мозга, на которые он влияет и которые приводят к повреждениям, вызывающим деменцию, потенциально можно излечить, если бы мы больше понимали об их работе.

Соавтор исследования профессор Джон Олиник из Медицинской школы Кертина.

Джон Олиник предполагает, что при диагностике гемохроматоза у мужчин медицинские специалисты должны также учитывать более широкие последствия для здоровья, которые влечет за собой двойной вариант H63D.

Ген HFE регулярно тестируется в большинстве западных стран, включая Австралию, при оценке людей на гемохроматоз. Наши результаты показывают, что, возможно, это тестирование можно было бы предлагать мужчинам в рамках комплексного анализа.

Соавтор исследования профессор Джон Олиник из Медицинской школы Кертина.

Как всегда, больше материалов про мозг, психику и сознание, вы найдете в сообществе Neuralhack. Подписывайтесь, чтобы держать под рукой полезные материалы.

Список научных источников

1. https://www.neurology.org/doi/10.1212/WNL.0000000000213743

Учёные из Центра геномного регулирования в Испании совершили прорыв в биологии: искусственный интеллект создал молекулы ДНК, которые впервые успешно управляют генами в здоровых клетках млекопитающих. ИИ разработал искусственные фрагменты ДНК, которые могут включать или выключать гены в нужных клетках, например, заставлять стволовые клетки превращаться в клетки крови. Это как программирование для живых организмов.

ИИ создал инструмент, который генерирует новые последовательности ДНК — цепочки из «букв» (A, T, C, G), называемые энхансерами. Эти фрагменты длиной около 250 букв управляют экспрессией генов, то есть определяют, какие гены будут активны в конкретных клетках. Например, ИИ может создать энхансер, который включит ген, превращающий стволовые клетки в эритроциты (клетки крови), но не в тромбоциты (клетки, отвечающие за свертывание крови).

Ученые синтезировали эти фрагменты химически и с помощью вируса доставили их в клетки крови мышей. В экспериментах ДНК интегрировалась в геном клеток в случайных местах. ИИ спроектировал энхансеры, которые активировали ген, кодирующий флуоресцентный белок, чтобы ученые могли видеть, работает ли система. Результаты были точными: гены включались в нужных клетках, не затрагивая другие.

Доктор Роберт Фромель, первый автор исследования, сравнил процесс с написанием программ для биологии: «Это дает невероятную точность в управлении клетками». Технология может изменить лечение болезней, связанных с нарушением работы генов, таких как рак или аутоиммунные расстройства. ИИ позволяет создавать энхансеры, которых нет в природе, и настраивать их так, чтобы они работали только в определенных клетках, минимизируя побочные эффекты.

Чтобы создать такие молекулы, ИИ нужно «научить» языку клеток. Энхансеры — это как грамматические правила, управляющие генами. Ученые собрали огромный объем данных, изучив тысячи экспериментов на клетках крови. Они исследовали, как энхансеры и белки (факторы транскрипции) взаимодействуют, чтобы включать или выключать гены. За пять лет команда синтезировала более 64 тысяч искусственных энхансеров — это самая большая коллекция такого рода.

Ученые отслеживали, как энхансеры работают на семи стадиях развития клеток крови. Большинство из них действовали как регуляторы громкости, усиливая или ослабляя активность генов. Но некоторые комбинации работали как выключатели: два фактора, которые обычно включают ген, вместе его выключали. Это явление, названное «отрицательной синергией», удивило ученых. Данные помогли ИИ предсказывать, какие новые энхансеры дадут нужный эффект, даже если их никогда не существовало в природе.

Технология может привести к созданию новых методов лечения, где гены пациентов будут настраиваться с высокой точностью. Например, можно будет активировать гены, борющиеся с болезнью, только в больных клетках. Однако для этого нужны большие объемы данных и дальнейшие исследования. Доктор Ларс Вельтен, соавтор, отметил: «Мы расшифровали язык клеток, чтобы писать новые инструкции для них».

Исследователи планируют усовершенствовать ИИ, чтобы он создавал еще более сложные энхансеры. Это открытие — шаг к персонализированной медицине и пониманию того, как клетки работают на молекулярном уровне. Оно также показывает, как ИИ может стать помощником в биологии, создавая решения, которых природа еще не придумала.

Автор: Dexter
Источник: IXBT
Оригинал: CRG