В новом исследовании, опубликованном в Nature Aging, обнаружили различия в процессе старения отдельных нейронов. Исследователи предлагают использовать машинное обучение для быстрого поиска потенциальных терапевтических веществ, останавливающих старение нейронов.
Старение – главный фактор риска развития нейродегенеративных заболеваний. Однако механизмы, объясняющие, почему одни нейроны устойчивы к старению, а другие – нет, стали изучать лишь недавно.
В новом исследовании проанализировали процесс старения отдельных нейронов на примере нематоды Caenorhabditis elegans, чья нервная система состоит всего из 302 нейронов. Несмотря на то что в человеческом мозге насчитываетсяоколо 86 миллиардов нейронов, именно нематода Caenorhabditis elegans – это один из наиболее удачных модельных организмов, хорошо подходящих для такого анализа: все нейронные связи известны, и процесс старения каждой отдельной нервной клетки можно отслеживать на протяжении всей жизни нематоды. Исследователи определили возраст каждого отдельного нейрона нематоды, используя специально разработанные «часы старения», которые могут точно предсказывать биологический возраст на основе изменений в экспрессии генов.
Оказалось, что даже у молодых червей разные нейроны могут иметь почти двукратную разницу в предсказанном биологическом возрасте. В нейронах, которые оценивались как быстростареющие, начинались дегенеративные процессы уже на стадии личинки, тогда как медленностареющие нейроны долго сохраняли целостность. Самыми быстростареющими оказались ресничные сенсорные нейроны, контактирующие с внешней средой (например, амфидные нейроны).
При этом оказалось, что фармакологическое подавление трансляции предотвращало дегенерацию быстростареющих нейронов и улучшало их функционирование. Используя базу данных CMap (тысячи соединений, протестированных на клетках человека) и искусственный интеллект, ученые провели компьютерный скрининг и выделили соединения, потенциально способные обращать вспять старение нейронов. Сиреневая кислота и производное пиперазина ваноксерин значительно замедляли дегенерацию быстростареющих нейронов.
Исследование впервые выявило, что разные типы нейронов имеют различную скорость биологического старения, что может определять их уязвимость при нейродегенерации. Это открытие облегчает разработку новых методов лечения и предотвращения нейродегенеративных заболеваний в будущем.
Текст: Юлия Баимова