Учёные Массачусетского технологического института выявили молекулярный механизм, связывающий вариант гена APOE4 с нарушением изоляции нервных волокон при поздней болезни Альцгеймера. Исследование провели специалисты Института Пикауэра по изучению памяти и обучения. Его результаты опубликованы 15 октября в журнале Cell Stem Cell, сообщает сайт MIT.
APOE4 подавляет сигнальный путь Wnt в олигодендроцитах — клетках, которые покрывают отростки нейронов жировой оболочкой миелином. При недостаточной активности Wnt олигодендроциты начинают накапливать липидные капли вместо того, чтобы направлять жиры на формирование миелина. Восстановление работы этого пути улучшило миелинизацию в культурах человеческих клеток и у мышей с моделью болезни Альцгеймера.
Ключевую роль Wnt помог установить генетический скрининг CRISPR. Исследователи поочерёдно отключали каждый ген, кодирующий белок, в культурах человеческих олигодендроцитов с APOE4. Накопление липидных капель усиливалось при выключении генов, поддерживающих активность Wnt, и также уменьшалось при отключении генов, подавляющих этот путь.
Эти результаты совпали с данными анализа доступности хроматина в клеточных культурах и посмертных образцах человеческого мозга. В образцах с APOE4 гены, связанные с активацией Wnt, были менее доступны для считывания, чем у носителей нейтрального варианта APOE3. «Было поразительное совпадение между результатами ATAC-seq и CRISPR-скрининга. Оба метода указали на нарушение сигнального пути Wnt», — сказала руководитель работы Ли-Хуэй Цай.
Дополнительные эксперименты показали, что у олигодендроцитов с APOE4 снижена выработка бета-катенина, активирующего Wnt, и повышена активность белка GSK3b, который этот путь подавляет. В клетках APOE3 усиление GSK3b с помощью вещества Dif3 увеличивало число липидных капель, а блокировка белка соединением CHIR99021 давала обратный эффект в клетках APOE4. В органоидах, объединявших олигодендроциты и нейроны с APOE4, ингибирование GSK3b усиливало миелинизацию и рост аксонов.
На заключительном этапе мышам с APOE4 и генетической моделью тау-патологии вводили CHIR99021. У животных уменьшилось количество липидных капель в гиппокампе и вырос уровень миелинизации по сравнению с контрольной группой. Авторы рассматривают подавление GSK3b как возможный принцип восстановления Wnt-сигналинга и миелина, а также планируют изучить связь этого белка с фосфорилированием тау. Исследование поддержали Национальные институты здравоохранения США и несколько частных фондов; на результаты CRISPR-скрининга подана патентная заявка.