Genç Farelerdeki Omurilik Sıvısı Yaşlı Kemirgenlerin Anılarını Keskinleştirdi

Beş yıl önce, Stanford Üniversitesi’nden genç bir sinirbilimci olan Tal Iram, amirine cüretkar bir teklifte bulundu: Genç farelerin beyin boşluklarından sıvı çıkarmak ve onu aşılamak istedi. transferlerin yaşlanan kemirgenleri canlandırıp canlandıramayacağını test ederek daha yaşlı farelerin beyinlerine aktardı.

Danışmanı Tony Wyss-Coray, yaşlı hayvanlara gençlerinden kan vermenin yaşlanmanın bazı etkilerini önleyebileceğini ve hatta tersine çevirebileceğini ünlü olarak göstermişti. Ancak bu prensibi beyin ve omuriliği yıkayan, ulaşılması zor bir sıvı olan beyin omurilik sıvısı ile test etme fikri, ona o kadar göz korkutucu bir teknik başarı olarak geldi ki, onu denemenin sınırı neredeyse gözükaraydı.

“Bunu başlangıçta tartıştığımızda, ‘Bu o kadar zor ki bunun işe yarayacağından emin değilim’ dedim” dedi Dr. Wyss-Coray.

Dr. Iram, farelerden renksiz sıvıyı nasıl toplayacağını bulmak için bir yıl boyunca çalışarak sebat etti. Çarşamba günü, Nature: Bir haftalık genç beyin omurilik sıvısı infüzyonu, yaşlı farelerin hafızalarını iyileştirdi.

Bu bulgu, beyinleri ileri yaştaki amansız değişikliklere karşı dirençli hale getirmenin, belirli hastalık süreçlerine müdahale etmeye daha az ve daha çok onu iyileştirmeye çalışmaya bağlı olabileceğinin en son göstergesiydi. beynin çevresini gençlik durumuna daha yakın bir şeye.

“Beyin omurilik sıvısının beyni manipüle etmek için bir araç olarak kullanılabileceği fikrinin altını çiziyor,” dedi Dr. Iram.

Çalışmanın yazarları, bu kavrayışı insanlar için bir tedaviye dönüştürmenin daha zorlu bir zorluk olduğunu söyledi. Genç kanın bazı yaşlanma belirtilerini nasıl tersine çevirebileceğine ilişkin daha önceki çalışmalar, genç insanlardan alınan kan bağışlarının filtrelendiği ve Alzheimer veya Parkinson hastalarına verildiği son klinik deneylere yol açmıştır.

Ancak bilim adamları, bu tedavilerin tam olarak ne kadar başarılı olabileceği, ne kadar yaygın olarak kullanılabileceği belirsizliğini koruyor. Ve beyin omurilik sıvısı ile çalışmanın zorlukları, kanla ilgili olanlardan daha fazladır. Genç bir insanın sıvısını yaşlı bir hastaya aşılamak muhtemelen mümkün değildir; sıvının çıkarılması genellikle bir omurilik musluğu gerektirir ve bilim adamları, infüzyonlar için yeterli beyin omurilik sıvısının nasıl toplanacağına dair etik sorular olduğunu söylüyorlar.

Teorik olarak benzer faydaları elde etmenin başka yolları olsa da – örneğin araştırmacıların tanımladığı sıvıda kritik bir protein vermek veya o proteini taklit eden küçük bir molekül yapmak gibi – bu yaklaşımlar kendi zorluklarıyla karşı karşıya. New York’taki Mount Sinai Tıp Merkezi’nde beyin omurilik sıvısı ve multipl skleroz üzerine çalışmış bir biyokimyacı olan

Jeffery Haines, çalışmanın belirli bileşenlerin nasıl olduğunu zarif bir şekilde tanımladığını söyledi. sıvıda hafızayı teşvik edebilir. Ancak genel halkın yaşlanma karşıtı ilaçlara olan iştahının bilimi geride bıraktığını söyledi.

“Genel olarak, insanlar yaşlanmanın Kutsal Kasesini arıyorlar ve bu şeyi tersine çevirecek olan, salgılanmakta olan sihirli bir faktör olacağını düşünüyorlar” dedi. “Bunun o kadar basit olduğunu düşünmüyorum.”

Yaşlanmayla ilgilenen araştırmacılar için mantıklı bir hedef olarak yapılan beyin omurilik sıvısı. Beyin hücrelerini besler ve bileşimi yaşla birlikte değişir. Kanın aksine, sıvı beyne yakın oturur.

Ancak yıllarca bilim adamları sıvıyı, etkilerine karşı koymak yerine, yaşlanmayla ilişkili değişiklikleri kaydetmenin bir yolu olarak gördüler. Örneğin beyin omurilik sıvısı testleri, önemli hafıza kaybı olan ve Alzheimer hastalığına yakalanan hastalarda anormal protein seviyelerinin belirlenmesine yardımcı oldu. Bilim adamları, beyin omurilik sıvısında sağlığı teşvik eden proteinler olduğunu biliyorlardı, ancak bunların yerlerini ve kesin etkilerini belirlemek ulaşılamaz görünüyordu.

Birincisi, bilim adamları, vücudun sürekli olarak yenilediği sıvıdaki değişiklikleri izlemenin zor olduğunu söyledi. Ve sıvıyı kanlarından eser miktarda bile olsa kirletmekten kaçınarak farelerden toplamak son derece zordu.

Boston Çocuk Hastanesi’nde beyin omurilik sıvısı üzerinde çalışan ve Nature’da yeni fare çalışması hakkında bir yorumun yazarlarından olan Maria Lehtinen, “Alan sinirbilimin diğer alanlarının onlarca yıl gerisinde kaldı” dedi. “Büyük ölçüde bunun nedeni, beynin derinliklerinde bulunan ve sürekli olarak dönen bir sıvıyı incelemekteki teknik sınırlamalar.”

Dr. Iram yılmadı. Herhangi bir kan damarını delmemeye veya beynin kendisini dürtmemeye çalışırken, 10 haftalık farelerden sıvı almaya, boyunlarını kesmeye ve beynin arkasına yakın küçük bir boşluktan sıvı çekmeye başladı.

Başarılı olduğunda, Dr. Iram, sonucun yaklaşık 10 mikrolitre beyin omurilik sıvısı olduğunu söyledi – kabaca bir su damlasının beşte biri . Yeterince infüzyon toplamak için, prosedürü yüzlerce fare üzerinde yapmak zorunda kaldı ve Dr. Wyss-Coray’in salt tekrarlama gücüyle uyardığı teknik zorlukları evcilleştirdi.

“Bu tür çok azim gerektiren çalışmaları yapmayı seviyorum” dedi Dr. Iram. “Sadece bir hedef belirledim ve durmuyorum.”

Genç beyin omurilik sıvısını yaşlı farelere aşılamak için, Dr. Iram kafataslarında küçük bir delik açtı ve üst sırtlarına derinin altına bir pompa yerleştirdi. Karşılaştırma için, ayrı bir grup yaşlı fareye yapay beyin omurilik sıvısı verildi.

Birkaç hafta sonra, fareler, daha önce ayaklarına gelen şoklarla ilişkilendirmeyi öğrendikleri ipuçlarına – bir ton ve yanıp sönen bir ışık – maruz bırakıldı. Genç beyin omurilik sıvısı infüzyonunu alan hayvanlar daha uzun süre donma eğilimindeydi, bu da orijinal ayak şoklarının daha güçlü anılarını koruduklarını düşündürdü.

Washington Üniversitesi’nde yaşlanma üzerine çalışan ve araştırmaya dahil olmayan biyolog Matt Kaeberlein, “Bu bana bilimsel olarak sağlam görünen çok güzel bir çalışma” dedi. “Bu, biyolojik yaşlanma mekanizmalarını hedef alarak yaşlı dokularda işlevi geri kazanmanın mümkün, belki de şaşırtıcı derecede kolay olduğuna dair artan kanıtlara katkıda bulunuyor.”

Dr. Iram, beynin hafıza oluşturmaya ve depolamaya ayrılmış bir bölümü olan hipokampusu analiz ederek genç beyin omurilik sıvısının hafızayı korumaya nasıl yardımcı olduğunu belirlemeye çalıştı. Yaşlı fareleri sıvıyla tedavi etmenin, sinir liflerini izole eden ve nöronlar arasında güçlü sinyal bağlantıları sağlayan miyelin olarak bilinen yağ katmanlarını üreten oligodendrositlerin öncüsü olarak hareket eden hücreler üzerinde güçlü bir etkisi olduğunu buldu.

Çalışmanın yazarları, genç beyin omurilik sıvısındaki belirli bir protein üzerinde, daha güçlü sinir yalıtımına yol açan olaylar zincirini başlatmada rol oynadığı ortaya çıktı. Çalışma, fibroblast büyüme faktörü 17 veya FGF17 olarak bilinen proteinin daha eski beyin omurilik sıvısına infüze edilebileceğini ve genç sıvının etkilerini kısmen kopyalayabileceğini buldu.

Daha da çarpıcı bir şekilde, genç farelerde proteini bloke etmenin beyin fonksiyonlarını bozduğu ve FGF17’nin bilişi etkilediğine ve yaşla birlikte değiştiğine dair daha güçlü kanıtlar sunduğu görüldü.

Çalışma, miyelin oluşumundaki bozulmaların yaşa bağlı hafıza kaybıyla ilişkili olduğu iddiasını güçlendirdi. Bu, multipl skleroz gibi hastalıklar bağlamında yağ yalıtımına uzun süredir odaklanmaktan bir sapmadır.

Bazı bilim adamları, genç omurilik sıvısının etkilerinden sorumlu proteinlerden birinin bilinmesinin, bu proteine ​​dayalı potansiyel tedavilere kapı açabileceğini söyledi. Aynı zamanda, son teknolojik gelişmeler, bilim insanlarını beyin omurilik sıvısındaki değişiklikleri gerçek zamanlı olarak gözlemlemeye daha da yaklaştırarak, “bu sıvıyı çevreleyen karmaşıklık ve gizem katmanlarını soymalarına” yardımcı oldu.

Yine de bilim adamları, bu tedavilerin yakın zamanda gerçekleşmeyeceği konusunda uyardılar. Zorluklar arasında, başka hangi proteinlerin dahil olabileceğini anlamak ve ayrı sorunlara neden olmadan etkilerinden nasıl yararlanılacağını bulmak yer alıyor.

Ancak Dr. Wyss-Coray, çalışmanın, insanlar yaşlandıkça beynin ortamının nasıl değiştiğinin anlaşılmasında kritik bir boşluğu doldurduğunu söyledi.

“Soru, ‘Ölene kadar bilişsel sağlığı nasıl koruyabilirsiniz? Beyni, vücudun bu amansız yozlaşmasına karşı nasıl dirençli hale getirebilirsiniz?’” dedi, “ve giderek artan sayıda çalışmanın gösterdiğine göre, yaşlanma sürecinin kendisi hakkında daha fazla şey öğrendikçe, belki yaşlanmayı ve yaşlanmayı yavaşlatabiliriz. doku bütünlüğünü korumak ve hatta dokuları gençleştirmek.”