Epigenetiska förändringar omvandlar astrocyter till hjärnans stamceller och kan reparera hjärnskador

StockholmForskare från det tyska cancerforskningscentret och Heidelbergs universitet har upptäckt att förändringar i DNA kan omvandla astrocyter till hjärnstamceller. Genom att studera möss såg de att vissa DNA-mönster ger astrocyter förmågan att agera som stamceller. Denna upptäckt kan bidra till att förbättra behandlingar för hjärnskador.

Viktiga resultat:

• DNA-metylering är en process där vissa gener stängs av för att bevara cellens identitet.
• Hjärnstamceller uppvisar ett unikt DNA-metyleringsmönster som skiljer sig från vanliga astrocyter.
• Avbrutet blodflöde i hjärnan får astrocyter att anta ett stamcells-metyleringsmönster, vilket leder till bildandet av nya nervceller.

Vilande hjärnstamceller liknar astrocyter, som huvudsakligen stöttar nervceller. Dock har vissa astrocyter specifika metyleringsmönster som gör att de kan producera nervceller och andra typer av hjärnceller. Denna studie fokuserar på den "ventrikulära-subventrikulära zonen" (vSVZ) hos vuxna möss, där nya nervceller fortfarande bildas. Genom att undersöka celler från detta område upptäckte forskarna att hjärnstamceller aktiverar gener för nervprekursorer, vilka är avstängda i vanliga astrocyter på grund av metylering.

Begränsad blodtillförsel, likt förhållanden vid stroke, ledde till att astrocyter blev hjärnstamceller genom förändringar i genuttrycket. Detta ökade antalet nervprogenitorceller utanför de vanliga zonerna. Denna upptäckt antyder att förändringar i genuttryck kan vara viktiga för hjärnans reparationsprocess. Genom att ändra DNA-metyleringsmönstret kan vanliga astrocyter omvandlas till nya neuroner för att underlätta återhämtning efter skada.

Läs också:

Idag · 19:48

Kortvarig hormonbehandling påverkar inte långsiktig kognition hos kvinnor i tidig postmenopaus.

Tidigare forskning har visat att hjärnskador eller stroke kan leda till fler nya nervceller. Den senaste studien förklarar att förändringar i DNA-metylering kan vara nyckeln till denna process. När blodflödet avbryts förändras DNA-metyleringsmönstren, vilket gör att vissa hjärnceller kan fungera som stamceller. Dessa omprogrammerade celler delar sig sedan och bildar förceller till nya neuroner.

Att studera denna epigenetiska omprogrammering är svårt med levande subjekt eller bildmetoder. Det innebär undersökning av komplex hjärnutveckling hos avancerade däggdjur. Forskare måste studera på cellnivå för att fullt ut förstå dessa förändringar, eftersom odlade astrocyter inte behåller sina ursprungliga metyleringsmönster. Denna kunskap är avgörande för att utveckla behandlingar för att åtgärda hjärnskador som för närvarande inte kan behandlas.

Att förstå hur förändringar i genaktivitet påverkar hjärnstamceller kan leda till nya behandlingar. Genom att utnyttja hjärnans naturliga förmåga att omvandla vissa celler till neuroner, kan framtida terapier hjälpa till att återhämta sig från hjärnskador och stroke genom att främja neuron tillväxt.