Een lang leven, de eerste ‘kaart’ van de hersenen die de ‘tekenen’ van veroudering aangeeft en nieuwe interventies mogelijk maakt om dit te vertragen
Het is de grootste kaart van de hersenen die tot nu toe ooit is gemaakt, vooral vanuit het oogpunt van de evolutie van cellen in de loop van de tijd. De onderzoekers die een reeks onderzoeken uitvoerden, gepubliceerd in tijdschriften van de Nature-groep, zijn hiervan overtuigd. De nieuwigheid betreft met name het feit dat we door de jaren heen hebben gevolgd wat er in de hersenen gebeurt, zowel bij gezonde mensen als bij patiënten die later de ziekte van Alzheimer, Parkinson en andere aandoeningen zoals schizofrenie ontwikkelden. Deskundigen zijn ervan overtuigd dat de verkregen informatie enkele ‘aanwijzingen’ kan geven over het ontstaan van pathologieën, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor de formulering van nieuwe therapieën.
De Atlas van hersencellen
“Niemand heeft op deze schaal systematisch onderzocht hoe moleculaire mechanismen elkaar overlappen tussen verschillende hersenaandoeningen”, legt Panos Roussos, onderzoeks- en consortiumcoördinator van de PsychAd, uit. Hij voegde eraan toe: “Door de genetische en cellulaire architectuur van talloze hersenziekten te beschrijven, zijn we begonnen een pad uit te stippelen naar nieuwe therapeutische doelen en de volgende generatie therapieën voor deze ziekten.” De onderzoeken werden gecoördineerd door de Icahn School of Medicine op de berg Sinaï in New York, als onderdeel van het Amerikaanse Roussos-consortium.
De cijfers van het onderzoek en de reikwijdte van de kaart
Dankzij de kaart konden we waardevolle informatie verkrijgen over hoe genen tot expressie komen in 6,3 miljoen cellen, afkomstig van bijna 1.500 gezonde en zieke donoren. De reikwijdte van de ontdekking is zodanig dat het tijdschrift Nature de omslag aan de onderzoeken wilde wijden – negen in totaal – omdat het traceren van de evolutie van genexpressie in hersencellen van cruciaal belang is voor het begrijpen van de veranderingen die plaatsvinden op hersenniveau. Concreet bevat het wetenschappelijke tijdschrift onderzoek dat is uitgevoerd naar de menselijke prefrontale cortex, het gebied dat betrokken is bij enkele fundamentele cognitieve functies zoals planning, probleemoplossing en abstract denken. Uit de analyses van de onderzoekers kwam bijvoorbeeld naar voren dat veel ziekten op moleculair niveau gemeenschappelijke routes delen, ondanks specifieke ‘cellulaire kenmerken’ voor elk van hen. Vanuit hun kennis kunnen gerichte behandelingen ontwikkeld worden.
Het ‘hersenleven’ verandert in de loop van de tijd
Bovendien betreft een ander interessant aspect de veranderingen die plaatsvinden in de menselijke prefrontale cortex gedurende het hele leven, vanaf de vroege kinderjaren tot de leeftijd van 97 jaar, waaraan een ander onderzoekswerk is gewijd. In dit geval werden ruim 1,3 miljoen cellen van 284 donoren waargenomen, die niet door enige hersenpathologie waren aangetast. De conclusie leidde tot de identificatie van drie verschillende moleculaire fasen gedurende het hele leven: “Een snelle cellulaire hermodellering tijdens de vroege ontwikkelingsstadia, een langdurige periode van relatieve stabiliteit die begint rond de leeftijd van 24 jaar en, ten slotte, een golf van moleculaire veranderingen die begint rond de leeftijd van 60”, zoals gerapporteerd door het ANSA-bureau. Een feit dat van centraal belang wordt geacht, betreft met name de verandering die optreedt na de leeftijd van 60 jaar, wanneer de hersenen niet langer de circadiane klok volgen en de cellen beginnen te werken onder invloed van cellulaire stress en ontstekingsprocessen.
De drie fasen van hersenveroudering
Nog gedetailleerder hebben we gezien hoe neuronen bij jonge en middelbare volwassenen een 24-uurs ritme volgen, ook wel circadiaan genoemd. Maar in de jaren 60 “stoppen de hersenen niet met het noteren van de tijd: wat ze meten verandert”, legt Kiran Girdhar, co-auteur van het onderzoek, uit. Bovendien werd geconcludeerd dat er tijdsperioden zijn waarin mensen kwetsbaarder kunnen zijn: genen die geassocieerd zijn met schizofrenie en bipolaire stoornis zijn bijvoorbeeld actiever in de vroege stadia van de ontwikkeling, lang vóór het begin van de daadwerkelijke symptomen, die op latere leeftijd kunnen optreden. De genen die verband houden met de ziekte van Alzheimer komen echter vooral tot uiting in verouderende gliacellen, d.w.z. de niet-neuronale cellen van het zenuwstelsel die neuronen ondersteunen, beschermen en reguleren en zo bijdragen aan het correct functioneren van zowel de hersenen als het ruggenmerg.
De hersenen en verschillen tussen populaties
De aandacht van een derde onderzoek richtte zich echter op de variabelen die verband houden met de verschillende populaties. In dit geval hebben de onderzoekers een specifieke kaart gemaakt die laat zien hoe het genetische risico op hersenaandoeningen bepaalde cellen beïnvloedt, afhankelijk van de populatie waarmee rekening wordt gehouden. De studie observeerde de veranderingen bij Europese, Amerikaanse en Afrikaanse burgers en identificeerde duizenden associaties tussen genen en ziektekenmerken die voorheen onbekend waren, “het biedt een beter begrip van de biologische basis van aandoeningen en verduidelijkt hoe deze worden beïnvloed door de genetische verschillen van elk individu”, legt ANSA uit.
De gevolgen bij de studie en behandeling van de ziekte van Alzheimer
De waarde van een deel van het onderzoek dat zojuist door de Nature-groep is gepubliceerd, bestaat erin de weg te openen naar nieuwe mogelijke therapieën voor bepaalde ziekten zoals de ziekte van Alzheimer en Parkinson. Om dit te doen is het echter belangrijk om verder te gaan dan de diagnosefase, die moeilijker kan worden gemaakt door de individuele biologie, die ook van onderwerp tot onderwerp verschilt. Een onderzoek dat ruimte krijgt van Nature Medicine gaat in deze richting. Het is gewijd aan PASCode, een door de groep ontwikkeld kunstmatig intelligentiesysteem dat bestaat uit software waarmee het cellulaire toestanden kan identificeren die verband houden met ziekteschade, cognitieve achteruitgang, veerkracht en symptomen zoals depressie. Ten slotte was onderzoek gepubliceerd in Nature Communications gewijd aan het creëren van gepersonaliseerde moleculaire modellen voor elke donor: het geeft aan hoe de ziekte van Alzheimer een grote individuele variabiliteit kent, wat artsen en onderzoekers er daarom toe aanzet zich te concentreren op steeds preciezere medicijnen, die symptomen zoals agitatie, depressie, slapeloosheid en psychose kunnen verminderen. Om deze reden is Mount Sinai al begonnen met het testen van meer dan 1.000 verbindingen per week met een robotplatform.
