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DPhil의 Gaurav Gaiha 박사는 "우리의 연구 결과는 HIV의 성공적인 면역 조절의 주요 구성 요소를위한 추정 메커니즘을 제공하고 HLA 유전자의 특정 버전에서 HIV 제어를 분리하는 데 도움이된다"고 밝혔다. 과학 논문 의 공동 저자 인 Ragon Institute와 Massachusetts General Hospital (MGH) 위장병 유닛 . "이러한 발견은 HIV 및 다른 병원체에 대한 T 세포 기반 백신의 개발에 중요한 영향을 미칠 수 있다고 생각합니다."

25 년 동안 HIV에 감염된 소수의 사람들이 자연적으로 면역 시스템으로 바이러스를 억제 할 수있는 것으로 알려져 있으며, 기능이 우수한 CD8 T 세포 반응이 하나의 가능한 메커니즘으로 제안되었습니다. 2010 Ragon Institute 연구에 따르면 바이러스 펩타이드를 감염된 세포의 표면으로 운반하고 면역계에 제공하여 CD8 T 세포에 의한 파괴 세포를 나타내는 HLA-B 단백질의 특정 변이체가 HIV에서 흔하게 발견되었습니다. 점진적인 HIV 감염 환자에게는 해당되지 않습니다. 가장 일반적인 대조군-관련 변이체 인 HLA-B57에서 5 개의 아미노산이 바이러스 펩타이드를 잡고 디스플레이하는 단백질의 일부인 결합 포켓의 라이닝에서 발견되었다. 그러나 후속 연구에서 HLA-B57을 사용하지 않는 몇 가지 컨트롤러가 발견되었습니다.

현재 연구를 위해 Ragon 팀은 바이러스 기반 및 내부에서 복잡한 구조적 결합을 검사하는 새로운 접근법 인 구조 기반 네트워크 분석을 사용하여 바이러스 기능에 중요한 잔기 (펩타이드 내 특정 아미노산)를 확인했습니다. Broad Institute와 Massachusetts Eye and Ear의 공동 저자 인 엘리자베스 로신 (Elizabeth Rossin) 박사는 "모든 단백질은 아미노산 사이의 일련의 결합을 통해 궁극적 인 3 차원 구조로 접 힙니다. 이를 통해 우리는 잘 정의 된 수학 영역 인 네트워크 이론이라는 접근 방식을 사용하여 네트워크의 전체 구조와 개별 부분에 대해 다양한 질문을 할 수 있습니다 "

HIV를 구성하는 15 개의 단백질 중 12 개의 구조에 대해 Protein Data Bank에서 얻은 정보에 네트워크 분석을 적용하여 연구자들은 각 아미노산에 대한 네트워크 점수를 계산할 수 있었으며 다른 아미노산과의 결합의 수와 상대적인 중요성을 반영했습니다 단백질에서. 고도로 네트워크화 된 아미노산은 환자로부터 수 천개의 바이러스 서열에서 돌연변이 될 가능성이 적어, 고도로 네트워크화 된 잔기가 바이러스 기능에 중요하다는 것을 암시한다.

그 의미를 테스트하기 위해, 연구자들은 네트워크 점수가 높고 낮은 아미노산으로 돌연변이를 조작했으며, 고도로 네트워크화 된 잔기를 돌연변이 시키면 HIV가 세포를 감염시키고 복제하는 능력이 실질적으로 손상되는 것을 발견했습니다. 대조적으로, 낮은 네트워크 점수를 갖는 돌연변이 아미노산은 바이러스 감염성에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않았다. 바이러스의 단백질 껍질 형성에 중요한 Gag p24 단백질은 가장 높은 빈도의 네트워크 아미노산을 가졌으며 이는 다른 HIV 단백질보다 돌연변이의 영향과 T 세포 반응에 더 민감하다는 이전 연구를 뒷받침합니다 표적 Gag p24는 더 낮은 바이러스 수준과 관련이 있었다.

이 팀은 또한 보호 및 위험 관련 HLA 변형에 대한 네트워크 점수를 산출했으며 HLA-B57과 같은 보호 형태는 일반적으로 네트워크화 된 바이러스 펩타이드를 제공하는 반면, 위험 증가 버전은 네트워크화 된 펩타이드가 더 가능성이 낮다는 것을 발견했습니다. 이 발견은 면역계에 고도로 네트워크화 된 바이러스 펩티드를 제시 할 수있는 HLA-B57의 더 큰 가능성은 바이러스 기능에보다 중요한 서열을 표적으로하는 CD8 T 세포 반응을 유도 할 수 있음을 시사한다.

이러한 연구 결과와 자연 HIV 제어 사이의 관계를 조사하기 위해 연구팀은 컨트롤러 그룹의 CD8 T 세포 반응을 중간 바이러스로드를 가진 개인과 감염이 진행된 사람들의 CD8 T 세포 반응을 비교했다. CD8 T 세포의 증식은 제어기에서 가장 높았을뿐만 아니라, T 세포 반응은 또한 고도로 네트워크화 된 아미노산에 대한 것이며, 이는 비 제어기에 의해 약하게 표적화되었다. 고도로 네트워크화 된 펩티드의 CD8 T 세포 표적화는 또한 보호 형태의 HLA를 갖지 않는 제어기에서 관찰되었으며, 이는 이러한 바이러스 성 펩티드에 대해 T 세포 방어를 장착하는 능력이 개체의 유전 된 HLA 변이체보다 더 중요 할 수 있음을 나타낸다.

"이 연구는 HIV 컨트롤러가 바이러스의 복제 능력에 막대한 영향을 미치지 않으면 서 돌연변이 될 수없는 중요한 펩티드에 대한 고 기능성 CD8 T 세포 반응으로 바이러스를 검사 할 수 있음을 암시하며 CD8 T에 의한 감염된 세포의 지속적인 사멸을 허용합니다 하버드 의과 대학 (HMS)의 의학 강사 Gaiha는 말합니다. "우리는 이미 전 세계 인구에 공통적 인 HLA 버전으로 제공되는 고도로 네트워크화 된 펩타이드를 통합하여 이러한 연구 결과를 기반으로 한 백신 개발에 착수했습니다."

-요약-

연구자들이 새로운 접근법을 이용해서 HIV의 기능 및 복제 능력에 중요한 것으로 보이는 단백질 구조에서 특정한 아미노산을 확인했다. 그들은 또한 자연적으로 HIV 감염을 제어할 수 있는 사람들의 면역계가 병원균을 죽이는 CD8 T세포를 가지고 이들 아미노산을 표적으로 한다는 것을 알아냈다. 이것은 이전에 HIV 제어와 연관되었던 HLA-B 단백질의 변종을 가지지 않았지만, HIV가 억제된 사람들에서도 나타났다.

HLA-B 단백질은 바이러스 펩티드를 감염된 세포의 표면으로 나르고 면역계에 제시해서, CD8 T 세포가 그 세포를 파괴하게 한다. 제어와 연관된 가장 흔한 변종인 HLA-B57에서 다섯 개 아미노산은 그 단백질이 바이러스 펩티드를 잡아서 내보이는 부분인 결합 주머니 안쪽에서 발견된다.

이번 연구에서 연구자들은 구조-기반 네트워크 분석(structure-based network analysis)을 이용해서 바이러스 기능에 중요한 아미노산들을 확인했다. 네트워크가 더 많은 아미노산일수록 환자들에서 얻은 수천 가지의 바이러스 서열에서 돌연변이를 일으키는 경우가 적어서, 이것들이 바이러스 기능에 중요하다는 것을 나타냈다. 그들이 네트워크가 많은 잔기들의 돌연변이를 일으켰을 때, HIV가 세포를 감염시키고 복제하는 능력이 크게 나빠졌다.

HLA-B57과 같이 보호성 HLA 변종은 공통적으로 네트워크가 높은 펩티드를 제시하는데, 다른 변종들은 네트워크가 적은 펩티드를 제시하는 경우가 많았다. HLA-B57가 면역계에 네트워크가 많은 펩티드를 제시하면, 바이러스의 기능에 더 중요한 펩티드 서열을 표적으로 하는 CD8 T 세포 반응을 유도할 수 있을 것이다.

이 발견은 HIV에 대한 성공적인 면역 제어의 중요한 부분이 될 것으로 추정되는 기전을 제공하고 HLA유전자의 특정한 버전과 HIV 통제를 분리하는 것을 도와서, 보다 광범위하게 적용할 수 있다.

이 발견은 T-세포를 기반으로 하는 HIV 백신의 개발을 위해서 중요한 의미를 가질 것이다. 

스탠포드 의과 대학 (Stanford University School of Medicine)의 연구원들은 현재 표준적이고 신뢰할 수있는 진단 검사가없는이 질병을 신고 할 수있는 혈액 검사를 만들었습니다.

생화학과 유전학 교수 인 Ron Davis는“이 질병은 종종 상상의 범주로 분류된다. 데이비스는 만성 피로 증후군 환자가 의사의 도움을 받으면 간, 신장 및 심장 기능, 혈액 및 면역 세포 수를 검사하는 일련의 검사를받을 수 있다고 말했다. "이러한 모든 테스트는 일반적으로 의사를 한 질병으로 인도하지만 만성 피로 증후군 환자의 경우 결과가 모두 정상으로 돌아옵니다."

그는 문제는 그들이 충분히 깊지 않다고 말했다. 이제 데이비스; 전 스탠포드 연구원 인 Rahim Esfandyarpour, PhD; 동료들은 만성 피로 증후군 연구에서 참가자를 성공적으로 식별하는 혈액 기반 검사를 고안했습니다. 아직 파일럿 단계에있는 테스트는 개인의 면역 세포가 스트레스에 어떻게 반응하는지에 따라 결정됩니다. 40 명 (만성 피로 증후군 20 명,없는 사람)의 혈액 검체로 정확한 결과를 얻었으며, 모든 만성 피로 증후군 환자와 건강한 사람은 없었습니다.

진단 플랫폼은 만성 피로 증후군을 치료할 수있는 약물을 식별하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 연구자들은 참가자의 혈액 샘플을 약물 후보에 노출시키고 진단 테스트를 다시 실시함으로써 약물이 면역 세포의 반응을 개선했는지 여부를 확인할 수있었습니다. 이미이 팀은 플랫폼을 사용하여 만성 피로 증후군을 앓고있는 사람들을 도울 수있는 잠재적 약물을 선별하고 있습니다.

연구 결과를 설명하는 논문은 4 월 29 일 온라인으로 국립 과학원 논문집에 발표 될 예정 이다 . Davis는 수석 저자입니다. 현재 캘리포니아-어바인 대학교 교수 인 Esfandyarpour가 주 저자입니다.

증거 제공

만성 피로 증후군의 진단은 실제로 진단 될 때 피로, 빛에 대한 민감성 및 설명 할 수없는 통증 등의 증상을 기반으로하며 다른 질병 가능성이 사라진 후에 만 ​​발생합니다. 데이비스는 미국에서 2 백만 명이 만성 피로 증후군을 앓고있는 것으로 추정되지만, 이는 대략적인 추측이라고 Davis는 말했다.

Davis의 경우, 질병에 대한 과학적 증거를 찾는 것은 개인적입니다. 그것은 약 10 년 동안 만성 피로 증후군을 앓고있는 그의 아들을 돕고 자하는 소망에서 비롯됩니다. 실제로 Davis는 그의 아들에서 Esfandyarpour가 새로운 진단 도구를 개발하도록 유도 한 것은 생물학적 실마리였습니다.

Esfandyarpour가 개발을 주도한이 접근법은 면역 세포와 혈장의 건강을위한 대리로 작은 양의 에너지 변화를 측정하는 테스트 인 "nanoelectronic assay"를 사용합니다. 진단 기술에는 전류를 생성하는 수천 개의 전극과 면역 세포 및 혈장으로 구성된 단순화 된 혈액 샘플을 담는 챔버가 있습니다. 챔버 내부에서 면역 세포와 혈장은 전류를 방해하여 흐름을 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 변경합니다. 전기적 활동의 변화는 샘플의 건강과 직접적으로 관련이 있습니다.

아이디어는 소금을 사용하여 건강한 환자와 아픈 환자의 시료에 스트레스를주고 각 시료가 전류의 흐름에 어떻게 영향을 미치는지 비교하는 것입니다. 전류의 변화는 전지의 변화를 나타냅니다. 전류의 변화가 클수록 세포 수준의 변화가 더 큽니다. 큰 변화는 좋은 것이 아닙니다. 그것은 세포와 플라즈마가 스트레스를 받고 벗겨져서 제대로 처리 할 수 ​​없다는 신호입니다. 만성 피로 증후군 환자의 혈액 샘플은 모두 명백한 스파이크를 생성 한 반면, 건강한 대조군의 혈액 샘플은 비교적 용골에있는 데이터를 반환했습니다.

데이비스는“우리는 왜 세포와 혈장이 이런 식으로 작용하는지, 심지어 무엇을하고 있는지 정확히 알지 못한다”고 말했다. "그러나이 질병은 환자의 마음을 조작 한 것이 아니라는 과학적 증거가 있습니다. 우리는 건강하고 만성적 인 피로 증후군 면역 세포가 스트레스를 처리하는 방식에 차이가 있음을 분명히 알 수 있습니다." 이제 Esfandyarpour와 Davis는 더 많은 참가자 집단에서 발견 한 내용을 확인하기 위해 작업을 확장하고 있습니다.

배가

만성 피로 증후군을 진단하는 것 외에도 연구자들은 약물 기반 치료를 선별 할 수있는 플랫폼을 활용하고 있습니다. Esfandyarpour 박사는“나노 일렉트로닉스 분석법을 사용하여 환자의 혈액 샘플에 여러 가지 잠재적 치료 약물을 통제 된 용량으로 추가하고 진단 테스트를 다시 실행할 수있다”고 말했다.

만성 피로 증후군에서 채취 한 혈액 샘플이 여전히 스트레스에 잘 반응하지 않고 전류가 급증하면 약물이 효과가 없을 수 있습니다. 그러나 약물이 전기 활동의 도약을 완화시키는 것처럼 보이면 면역 세포와 혈장의 프로세스 스트레스를 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 지금까지 연구팀은 분석에서 테스트했을 때 면역 세포와 혈장에 건강한 기능을 회복시키는 것으로 보이는 후보 약물을 이미 발견했습니다. 이 약물은 분석에 성공했지만 현재 만성 피로 증후군 환자에게는 사용되지 않지만 Davis와 Esfandyarpour는 향후 임상 시험에서 자신의 발견을 테스트 할 수 있기를 희망합니다.

테스트중인 모든 약물은 식품의 약국 (Food and Drug Administration)에 의해 이미 승인되었거나 곧 대중에게 널리 공개 될 것입니다. 이러한 화합물 중 하나가 튀어 나오면 빠른 접근과 보급이 중요합니다.

-요약-

연구자들이 현재 표준적인 신뢰할 만한 진단 시험이 없는 만성 피로 증후군(chronic fatigue syndrome)을 표지할 수 있는 혈액 검사를 만들었다.

그들은 만성 피로 증후군을 가진 참여자들을 성공적으로 확인한 혈액을 기반으로 하는 시험을 고안했다. 그 시험은 사람의 면역 세포들이 스트레스에 어떻게 반응하는지를 기반으로 한다.

실제로 진단된다면, 만성 피로 증후군은 탈진, 빛에 대한 민감성, 설명되지 않는 통증과 같은—증상들을 기반으로 해서 진단되고 있고, 다른 질병의 가능성이 모두 제거된 후에야 진단된다.

그 질병의 과학적 증거를 찾기 위해서, 그들은 “나노전기 시험(nanoelectronic assay)”를 이용했는데, 이는 혈장과 면역 세포의 건강을 위한 대리로서 매우 작은 약의 에너지에서의 변화를 측정하는 시험이다. 그 진단 기술은 혈장과 면역 세포로 구성된 단순화된 혈액 표본을 담는 공간과, 전류를 만드는 수천 개의 전극들을 가진다. 그 공간 안에서, 면역 세포와 혈장이 전류를 방해해서, 그 흐름을 바꾼다. 전기 활성에서의 변화는 그 표본의 건강과 연관된다.

그들은 건강한 사람과 환자의 표본에 염을 이용해서 스트레스를 주고, 각각의 표본이 어떻게 전류의 흐름에 영향을 주는지를 비교했다. 전류에서의 변화는 세포에서의 변화를 나타낸다: 전류에서 변화가 클수록, 세포 수준에서 변화가 크다. 큰 변화는 세포와 혈장이 스트레스로 마구 흔들려서 제대로 처리하기 못한다는 신호가 된다. 건강한 통제군의 표본은 비교적 안정적인 결과를 보인 반면에, 만성 피로 증후군 환자의 혈액 표본은 모두 그 시험에서 명확한 급등을 보였다.

그들은 세포와 혈장이 왜 그런 식으로 거동하는지, 심지어 무엇을 하는지 정확히 모르지만, 이 질병이 단지 환자의 마음에서 만들어진 것이 아니라는 과학적인 증거가 되어 준다. 만성 피로 증후군과 건강한 이의 면역 세포가 스트레스를 처리하는 방식에 차이가 있다는 것을 보여준다.

이 시험은 만성 피로 증후군을 가진 환자들에게 그 병의 과학적인 증거를 제공해줄지도 모른다.

그 진단 플랫폼은 만성 피로 증후군을 치료하기 위한 가능성 있는 약물들을 확인하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 참여자의 혈액 시료를 후보 약물에 노출시키고 그 진단 시험을 다시 함으로써, 잠재적으로 그 약물이 면역 세포의 반응을 향상시킬 수 있는지를 볼 수 있다. 

인간의 마음에는 많은 비밀이 있습니다. 그리고 비유적이고 감정적 인 의미 만이 아닙니다. 또한 합리적이고 과학적인 관점에서 우리는 신체의 모든 세포에 산소를 공급하는 근육 기관의 기능에 대해 놀랍게도 거의 알지 못합니다.

과학 저널 인 Cell에 발표 된 연구 는 이제 이 가장 중요한 기관에 대해 조금 더 밝게 밝혔습니다. MDC가 이끄는 56 명의 연구원으로 구성된 국제 팀은 우리 몸의 세포 단백질 공장 인 리보솜에서 생산 된 단백질을 건강한 사람과 심장병으로 고통받는 사람들의 심장 세포에서 검사했습니다. 그 결과는 놀랍고 이전에는 완전히 알려지지 않은 많은 미니 단백질의 발견을 포함했습니다.

이 작업에는 MDC와 Charité의 여러 그룹을 포함한 베를린의 과학자들과 Bad Oeynhausen, Göttingen, Hamburg, Münster, 오스트레일리아, 영국, 일본, 네덜란드, 싱가포르 및 미국의 연구원들이 포함되었습니다.

DNA는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 많은 청사진을 포함합니다

모든 세포의 핵에 저장된 DNA에는 신체에서 생산 된 모든 단백질에 대한 청사진이 들어 있습니다. 단백질의 생산은 전사와 번역의 2 단계 과정입니다. 첫 번째 단계에서, DNA 단편의 사본은 메신저 RNA (mRNA)의 형태로 생성 된 후 세포핵을 남긴다. 제 2 단계에서, 리보솜은 세포 내에서 수영하는 개별 아미노산을 사용하여 상응하는 단백질을 생성한다. 전사에 대한 많은 과학적 연구가 있었지만 번역 과정에 대해서는 비교적 알려진 바가 거의 없습니다.

"리보솜 프로파일 링 또는 Ribo-Seq로 알려진 비교적 새로운 기술의 도움으로, 우리는 이제 분리 된 세포뿐만 아니라 리보솜이 이동하는 mRNA 부위를 온전한 인간 심장 조직에서 처음으로 확인할 수있었습니다. MDC에서 심혈관 질환의 유전자 및 유전체학 그룹의 Norbert Hübner 교수의 멤버 인 Sebastiaan van Heesch 박사는 설명했다. "특별한 알고리즘을 사용하여 번역 중에 심장에서 어떤 단백질이 생성되는지 계산할 수있었습니다."

이 기술을 사용하여 연구자들은 이전에 알려지지 않은 작은 일련의 작은 단백질을 발견했습니다. van Heesch와 그 팀에 의해 이루어진 또 다른 놀라운 발견은 많은 미세 단백질이 인코딩 특성을 가지고 있지 않은 것으로 여겨지는 RNA에 의해 인코딩되었다는 것입니다.

대부분의 미니 단백질은 에너지 생산에 사용됩니다

과학자들은 특수한 현미경 기술을 사용하여 일단 생산되면이 마이크로 단백질의 절반 이상이 세포의 에너지 강국 인 미토콘드리아로 이동한다는 것을 관찰 할 수있었습니다. Norbert Hübner는“이것은 심장의 에너지 생산 과정에서 분명히 사용된다는 것을 의미합니다. "많은 심장병은 잘못된 에너지 대사로 인해 발생하기 때문에이 결과에 특히 관심이있었습니다."

병에 걸린 심장과 건강한 심장의 병변 (형성된 단백질의 총체) 사이의 가능한 차이를 감지하기 위해 과학자들은 심장 근육 병증 (DCM)이 확장 된 65 명의 환자 (심장 근육이 커지는 상태)의 조직 샘플을 검사했습니다. 예정된 심장 수술 동안 생검에 의해 환자로부터 샘플을 채취 하였다. 15 개의 건강한 심장 조직을 비교에 사용 하였다.

많은 환자들이 삶의 어느 시점에서 심장 이식을 받아야하는 DCM은 인간 심장의 가장 크고 가장 중요한 단백질 인 티틴 유전자의 돌연변이로 인해 발생합니다. van Heesch 박사는“이 유전자 돌연변이의 결과로 mRNA에서 정지 신호가 생성되어 리보솜이 티틴이 완성되기 전에 작업을 마치도록 지시한다. 그러나 DNA에이 돌연변이를 가지고있는 모든 사람들이 실제로 DCM을 개발하지는 않습니다.

수평선에 심장병에 대한 새로운 접근

Van Heesch와 그의 동료들은 현재 그들의 발견의 원인을 조사하고 있습니다. "우리는 리보솜이 때때로이 정지 신호를 단순히 무시하고 티틴 생산에 영향을 미치지 않는 것을 관찰했다"고 연구원은 말했다. 그는 현재 목표는 이것이 일어나는 상황을 찾는 것이라고 설명했다. Van Heesch는 이것이 mRNA에서의 유전 적 돌연변이의 위치 때문일 수도 있지만, 일단 식별되면 치료할 수있는 요인의 결과 일 수도 있다고 설명했다.

van Heesch는 동료들과 함께 새로 발견 된 미세 단백질의 역할을보다 면밀히 조사하고자합니다. "이러한 단백질은 진화 적으로 상당히 젊어 보인다"고 그는 말했다. "예를 들어 마우스 하트에서 찾을 수 없습니다." 따라서이 물질들은 인간의 심장이 얼마나 특별한 지에 대한 추가적인 증거를 제공한다고 그는 주장했다. 또한 과학자는 언젠가이 단백질을 심장병의 진단 또는 심장 에너지 대사의 중단을 치료하는 데 그 어느 때보 다 효과적인 미래 치료를위한 표적 구조로 사용할 수 있기를 희망합니다.

-요약-

과학자들이 인간 심장 세포들의 ‘단백질 공장’의 활동을 보고, 처음으로 전체 조직을 조사했다.

그들은 건강한 사람들과 심장 질환으로 고생하는 사람들의 심장 세포에서 우리 몸의 세포 단백질 공장인 리보솜(ribosomes)이 만드는 단백질들을 조사했다. 놀랍게도 이전에 완전히 알려지지 않았던 많은 작은 단백질들을 발견했다.

리보솜 프로파일링이라고 알려진 기술을 이용해서, 그들은 격리된 세포 안 뿐만 아니라, 온전한 사람 심장 조직에서도 리보솜이 어떤 mRNA 부위로 이동했는지를 처음으로 알아낼 수 있었다.

특별한 알고리즘을 이용해서, 그들은 그 번역 과정에서 심장에서 어떤 단백질이 생산되었는지 계산할 수 있었다.

그들은 이전에 알려지지 않은 작은 단백질들을 발견했다. 그 중 많은 작은 단백질들이 단백질을 만드는 지시를 포함하지 않는다고 여겨졌던 RNAs에 의해서 인코딩됐다.

현미경을 통해, 이 작은 단백질들은 일단 생산된 후에, 미토콘드리아로 이동하는 것이 목격되었다. 이것은 그것들이 심장 에너지 생산 과정에서 사용된다는 것을 의미했다. 많은 심장 질환이 잘못된 에너지 대사로 인해서 일어나기 때문에, 이 발견은 매우 흥미롭다.

건강한 심장과 병든 심장의 생산된 단백질 총량(translatome)에서의 차이를 알아보기 위해서, 그들은 확장성 심근병증(dilated cardiomyopathy (DCM)) 환자들의 조직 표본과 건강한 심장 조직을 비교했다. DCM은 titin 유전자(사람 심장에서 가장 크고 중요한 단백질)에서의 돌연변이에 의해서 일어난다. 이 유전자의 돌연변이의 결과, 멈춤 신호가 mRNA에서 만들어져서 리보솜이 titin이 완성되기 전에 일을 마치도록 지시한다. 그러나, 이 돌연변이를 가진 모든 사람들이 실제로 DCM으로 발달하지는 않는다.

그 연구자들은 리보솜이 때로는 이 멈춤 신호를 무시하고 titin생산을 계속할 수 있다는 것을 보았다. 이제 목표는 이것이 일어나는 상황을 알아내는 것이다.

새롭게 발견된 작은 단백질들의 역할을 알아내는 것은, 심장 질환을 치료에 새로운 가능성을 제시할 수 있을 것이다.

이 발견은 자폐증에서 장뇌 신경계 연결을 확인하여, 장을 목표로하여 자폐증과 관련된 행동 문제를 완화 할 수있는 잠재적 치료법을 찾는 새로운 방향을 제시합니다.

RMIT 대학의 엘리사 힐-야 드린 (Elisa Hill-Yardin) 수석 연구원 부사장은 자폐증을 이해하려는 과학자들이 오랫동안 뇌를 조사해 왔지만, 장 신경계와의 관련성은 최근에야만 탐구되었다고 말했다.

Hill-Yardin 박사는“우리는 뇌와 내장이 동일한 뉴런을 공유한다는 사실을 알고 있으며, 처음으로 자폐증 관련 유전자 돌연변이도 공유한다는 것을 확인했다.

"자폐증을 앓고있는 사람들의 최대 90 %가 장 문제로 고통을 겪으며, 이는 장과 가족의 일상 생활에 큰 영향을 줄 수 있습니다.

"우리의 발견은 이러한 위장 문제가 자폐증의 뇌 및 행동 문제를 담당하는 유전자의 동일한 돌연변이에서 비롯 될 수 있음을 시사합니다.

"의사에 대한 완전히 새로운 사고 방식입니다. 임상의, 가족 및 연구자들은 자폐증 환자의 삶의 질을 향상시키기위한 치료법을 찾는 데있어 우리의 지평을 넓 힙니다."

자폐증 유전자와 장뇌 링크

이 연구는 뇌의 뉴런 통신에 영향을 미치고 자폐증의 원인으로 처음 발견 된 장내 기능 장애를 유발하는 유전자 돌연변이를 밝혀냅니다.

이 연구는 전임상 동물 연구의 새로운 결과를 스웨덴 연구자와 프랑스 유전학자가 이끄는 획기적인 2003 연구의 이전에 발표되지 않은 임상 연구와 함께 제공합니다.

Christopher Gillberg 교수 (예테보리 대학교), Maria Råstam 교수 (Lund University) 및 Thomas Bourgeron 교수 (Pasteur Institute)의 자폐증이있는 두 형제의 연구는 신경 발달 장애의 원인으로 특정 유전자 돌연변이를 최초로 확인했습니다.

이 돌연변이는 뉴런들 사이의 "벨크로"를 변경시켜 의사 소통에 영향을 미치며, 이들을 밀접하게 접촉시킨다.

2003 년 연구는 자폐증의 유전 적 기초를 규명하는 데 중점을 두었지만 Gillberg와 Råstam은 형제의 중요한 위장관 문제에 대한 상세한 임상 기록을 작성했습니다.

RMIT의 Gut-Brain Axis 팀의 연구자들은 동일한 "벨크로"유전자 돌연변이를 가진 마우스에서 장의 기능과 구조에 대한 일련의 연구를 통해이 임상 연구를 구축했습니다.

연구팀은이 돌연변이가 다음에 영향을 미치는 것을 발견했습니다.

• 내장 수축
• 소장의 뉴런 수
• 음식이 소장을 통과하는 속도
• 자폐증에 중요한 결정적 신경 전달 물질에 대한 반응 (뇌에서 잘 알려져 있지만 장에서 어떤 중요한 역할을하는 것으로 이전에 확인되지 않은)

공동 연구자 인 Ashley Franks (La Trobe University) 부교수는 돌연변이가있는 마우스와 그렇지 않은 마우스의 장내 미생물에서 두 그룹이 동일한 환경에서 유지 되었음에도 불구하고 유의미한 차이를 발견했습니다.

이 특정 "벨크로"돌연변이는 드물지만 신경 연결을 변경하는 150 개 이상의 자폐증 관련 유전자 돌연변이 중 하나라고 Hill-Yardin은 말했다.

"우리가 확인한 링크는 더 넓은 메커니즘을 제안하는데, 이는 뉴런 사이의 연결에 영향을 미치는 돌연변이가 많은 환자에서 장 문제 뒤에있을 수 있음을 나타냅니다."

장뇌 축의 새로운 연구 지평

RMIT 보건 및 생명 의학 대학원의 ARC 미래 연구원이자 부총장의 선임 연구원 인 Hill-Yardin은 이번 연구는 내장에서 신경 전달 물질에 작용하도록 특별히 설계된 치료법 개발을위한 새로운 목표를 밝힌 것이라고 밝혔다.

"우리는 또한 뇌의 신경 전달 물질을 목표로하는 기존의 자폐증 약물이 장에 어떤 영향을 미치는지 더 잘 이해할 필요가 있음을 확인했습니다."

"미래 연구를위한 또 다른 유망한 길은 신경계의 유전자 돌연변이가 장내 미생물과 어떤 관련이 있는지 조사하는 것입니다.

"우리는이 미생물들이 장뇌 축을 통해 뇌와 상호 작용한다는 것을 알고 있습니다.

"이것이 유전자 돌연변이를 역전 시키지는 않지만 그 효과를 억제 할 수 있고 자폐증 환자와 그 가족의 삶의 질을 실제로 변화시킬 수있을 것입니다."

-요약-

자폐증(autism)을 가진 사람들 중 90퍼센트가 장 문제로 고생하지만, 아무도 그 이유를 모른다. 새 연구가 뇌와 장 둘 다에서 발견되는 같은 유전자 돌연변이가 그 원인일 수 있다는 것을 밝혔다.

그 발견은 자폐증에서 장-뇌 신경계의 연관성을 확인해서, 장을 표적으로 함으로써, 자폐증과 연관된 거동 문제를 덜어줄 수 있는 잠재적인 치료법을 찾는데 새로운 방향을 열어준다.

뇌와 장은 많은 같은 뉴런을 공유한다. 그 연구자들은 자폐증과 연관된 유전자 돌연변이도 공유한다는 것을 처음으로 확인했다.

그 발견은 위장관계 문제가 자폐증에서 뇌와 거동의 문제의 원인이 되는 유전자에서의 같은 돌연변이에서 기인할지도 모른다고 제시하고 있다.

그것은 완전 새로운 생각으로, 자폐증을 가진 사람들의 삶의 질을 향상시키기 위한 치료법을 찾는데 한계를 넓혀준다.

그 연구는 뇌에서 신경 의사소통에 영향을 주는 유전자 돌연변이를 밝혔는데, 이것은 자폐증의 원인으로 처음으로 확인되었고, 또한 장에서 기능장애를 일으킨다.

이전 연구에서 신경발달장애의 원인으로 특정한 유전자 돌연변이가 확인되었다. 이 돌연변이는 뉴런들이 밀접하게 접촉하게 해주는 “Velcro”를 바꿔서 의사소통에 영향을 준다.

이번 연구는 그 “Velcro” 유전자 돌연변이를 가진 쥐에서 장의 기능과 구조에 대한 일련의 연구도 포함했다.  이 돌연변이는 장 수축과 소장의 뉴런의 수, 음식물이 소장을 통과하는 속도, 자폐증에서 중요한 신경전달물질에 대한 반응(뇌에서는 잘 알려져 있지만, 장에서 어떤 역할을 하는지는 확인되지 않음)에 영향을 주었다.

그들은 이 특정한 “Velcro” 돌연변이는 희귀하지만, 뉴런 연결성을 바꾸는 150가지 이상의 자폐증-연관 유전자 돌연변이들 중의 하나라고 말했다.

이 연결성은 더 광범위한 기전을 제시하고, 뉴런 사이를 연결에 영향을 주는 돌연변이가 많은 환자들에서 장 문제의 원인이 될 수 있다고 나타냈다 

Biological Psychiatry 저널에 발표 된이 새로운 연구 는 헌팅턴병 환자의 우울증을 치료하기위한 특정 분자 경로의 모델링을 기반으로 한 미래의 약리학 적 전략의 설계에 대해 설명합니다.

Cdk5 키나아제 : 시냅스 가소성 및 기억에 필수적인 단백질

Silvia Ginés 강사가 이끄는이 연구는 신경 기능의 필수 효소 인 Cdk5 키나제의 기능에 중점을두고 있습니다. 특히,이 키나제는 신경계의 생리학에 필수적인 NMDA 수용체 패밀리의 발현, 분포 및 국소화 및 시냅스 소성 및 학습 및 기억 과정의 모델링에서 중요하다.

헌팅턴병과 관련하여, Cdk5 키나제는 연구팀의 이전 연구에 따르면 이러한 수용체의 발현과 기능성을 변화시킬 수 있기 때문에인지 기능 장애의 평가에 복잡한 관여를하고있다.

인식에서 Cdk5의 역할은 이미 알려져 있지만 우울증에 대한 잠재적 참여에 대해서는 잘 알려져 있지 않습니다. "따라서 우리는 Cdk5 키나아제의 변경이 헌팅턴의 우울한 표현형의 주요 원인이 될 수 있는지 여부를 고려했다"고 신경 병리학 적 장애의 치료 그룹 (UB-IDIBAPS)의 연구 그룹의 멤버 인 Ginés는 말합니다.

헌팅턴병 환자의 우울증과 싸우는 새로운 분자 경로

이 연구의 결과는 질병이있는 쥐 모델에서 Cdk5가 불안과 우울증 과정과 관련된 두 개의 뇌 영역 인 핵 축적과 전전두엽 피질에서 더 높은 활동을 보여줍니다. 그러나 IDDBAPS의 회원이자 신경 퇴행성 질환의 생체 의학 연구 센터 (CIBERNED) 인 Sílvia Ginés는“Cdk5의 이러한 변화가 이러한 우울한 과정에 어떤 영향을 줄 수 있는지 알아내는 것이 었습니다.

이러한 맥락에서 전문가들은 Cdk5 키나제의 기능 감소가 헌팅턴병의 우울증 치료에 치료 적 이점을 가질 수 있는지 평가하고자했다. 뮤린 모델에서, 우울증 표현형은 이전에 전형적인인지 및 운동 증상의 발현, 즉 뉴런 퇴화 전에 나타냈다.

새로운 연구의 결론은 Cdk5 키나제의 과기 능이 특히 핵 축적 뇌 영역에서 DARPP-32 / β-adducin의 신호 경로를 변화 시킨다는 것을 보여준다. 이 경로는 수지상 척추 세포 골격의 도파민 성 신호 전달 및 안정성에서 현저한 기능을 가지므로 이들 화합물의 손실을 유도 할 수있다.

저자에 따르면 헌팅턴병의 우울한 행동과 관련된 분자 경로는 전형적인 주요 우울증과 다를 수 있습니다. 이것은 왜 세로토닌 또는 모노 아민의 수집가 인 기존의 항우울제 치료가 헌팅턴병 환자들에게 영향을 미치지 않거나 심지어 운동 증상을 악화시킬 수 있는지 설명해줍니다.

Cdk5 억제제가 우울한 표현형이 나타나지 않게합니까? Cdk5 키나제는 여러 세포 과정에 참여하기 때문에 직접 치료 대상으로 사용하는 것은 유용하지 않습니다. "이 효소가 활성화되어있는 다른 생리 경로에서 원치 않는 영향을 피할 필요가 있으며, 이는 Cdk5 키나제가 작용하는 분자를 비 기능적 방식으로 우울과 같은 표현형을 만드는 것을 정의해야합니다." 기네스.

우울한 증상과인지 장애 : 새로운 연구 관점

헌팅턴병 모델에서 우울한 표현형의 기원은 지금까지 도파민 성 및 세로토닌 성 시스템, 해마의 신경 발생 과정 및 뇌 유래 신경 영양 인자에 영향을 미치는 분자 메커니즘의 변화와 관련이 있었다. Biological Psychiatry 저널에 실린 새로운 연구 는 단백질 DARPP-32를 변경하는 Cdk5 키나제 능력에 중점을두고이 연구를 예방 적 관점에서, 즉인지 퇴화의 이전 단계로 취급한다.

실비아 기네스 (Sílvia Ginés)는“현재의 목표 중 하나는이 전략이 증상이 나온 후에도 유효한지 분석 한 다음 유익한 효과가 얼마나 오래 지속되는지 확인하는 것입니다. 증상은인지 장애의 출현에 영향을 미칩니다. 왜냐하면 후자는 가볍거나 느리거나 전혀 나타나지 않기 때문입니다. "

Cdk5 키나아제의 변화가 우울증의 상반된 영향과 함께 뉴런 하위 집단 중 하나에 영향을 미치는지 여부를 알아내는 것은 Cdk5의 변경된 기능에 의해 영향을받는 주요 뇌 영역 인 핵 축적을 통합하는 것이 연구팀에게 또 다른 도전이 될 것이다.

-요약-

여러 세포 신호전달 경로들에 필수적인 효소인 Cdk5 키나아제(Cdk5 kinase)의 변화된 기능이 헌팅턴병(Huntington’s disease)에서 우울증 유사 거동의 병태생리학을 설명할 수 있을 것이다.

신경퇴행성 질환인 헌팅턴병 환자의 약 40퍼센트는 그 질병의 전형적인 운동 증상이 나타나기 전인 초기 단계에서도 우울 증상을 보인다.

새 연구가 헌팅턴병 환자에서 우울증을 치료하기 위해 특정한 분자 경로들의 모델링을 기반으로 하는 약물학적 전략을 고안하는데 새로운 정보를 준다.  그 연구는 뉴런 기능에서 필수적인 효소인 Cdk5 키나아제의 기능에 집중했다. 특히, 이 키나아제는 신경계의 생리학에서 필수적인 NMDA 수용체군의 표현, 분포 및 국부화와, 학습 및 기억 과정, 신경접합부 가소성의 모형화에서 중요하다.

헌팅턴병에 관해서, Cdk5 키나아제는 이 수용체들의 표현과 기능을 바꿀 수 있기 때문에, 인지 장애와 연관되어 왔다.

인지에서 Cdk5의 역할은 이미 알려져 있지만, 우울증에서 잠재적인 역할에 대해서는 알려진 것이 별로 없다.

이 연구는 그 질병을 가진 쥐 모델에서 Cdk5는 불안과 우울 과정과 연관된 두 곳의 뇌 영역—측좌핵과 전전두엽 피질—에서 더 높은 활성을 보인다.

그 연구는 Cdk5 키아나제의 기능항진이 특히 측좌핵 뇌 영역에서 DARPP-32/β-adducin의 신호전달 경로를 바꾼다는 결론을 내렸다. 이 경로는 수상돌기 척추 세포 골격의 안정성과 도파민 신호전달에서 유명한 기능을 가지고 있어서 이 화합물의 손실을 유도할 수 있다.

그 연구자들에 따르면, 헌팅턴병에서 우울증 유사 거동과 연관된 분자 경로는 전형적인 주우울증과 다를 수 있다. 이것은 세로토닌(serotonin)과 모노아민(monoamine)을 모으는, 전통적인 항우울제가 헌팅턴병 환자에서의 운동 증상에 효과가 거의 없거나 심지어 악화시킬 수 있는 이유를 설명해줄 것이다. 

이 연구를 주도한 분자 세포 및 시스템 생물학과 교수 인 Prue Talbot은“우리의 데이터는 인간의 세포가 간접 흡연의 영향을 받는다는 것을 보여줍니다. "THS의 건강 효과는 배양 된 세포와 동물 모델에서 연구되었지만 인간의 유전자 발현에 대한 간접 흡연의 직접적인 영향을 보여주는 최초의 연구입니다."

JAMA Network Open 에 연구 결과가 나타납니다 .

간접 흡연 (THS)은 담배를 피우는 것에서 나오는 연기와 연기가 내뿜는 연기, 옷, 머리카락, 가구 및 자동차와 같은 표면에 쌓일 때 발생합니다. 흡연은 엄격하지 않으며 THS는 흡연 후 남은 잔류 물을 말합니다.

탈보트 연구실의 첫 연구자이자 대학원생 인 지오바나 포주 엘 로스 (Giovanna Pozuelos)는“THS는 대기로 다시 태어날 수 있고 비 흡연자들도 기꺼이 흡입 할 수있다. "비 흡연자를 보호하기위한 규정이없는 이유를 설명 할 수있는 광범위한 연구는 이루어지지 않았다."

연구원들은 UC San Francisco의 실험실 환경에서 THS에 3 시간 동안 노출 된 4 명의 건강한 비 흡연자로부터 코 긁힘을 얻었습니다. UCR 연구자들은 유전자 발현 변화를 조사하는 데 필요한 스크랩에서 양질의 RNA를 얻기 위해 노력했습니다. RNA 서열 분석은 과발현 또는 과발현 된 유전자를 확인 하였다. 그들은 382 개의 유전자가 상당히 과발현되었음을 발견했다. 7 개의 다른 유전자가 과발현되었다. 그런 다음이 유전자의 영향을받는 경로를 확인했습니다.

Pozuelos 박사는“건강한 비 흡연자의 비강 상피에서 단지 3 시간 동안의 THS 흡입은 유전자 발현을 상당히 변화시켰다. "흡입은 산화 스트레스와 관련된 경로를 변경하여 DNA를 손상시킬 수 있으며 암이 장기적으로 발생할 수 있습니다. THS에 3 시간 노출되면 암을 유발할 가능성은 거의 없지만 누군가가 THS가있는 아파트 나 집에 살 경우 THS가있는 곳에서 차를 정기적으로 운전하면 건강에 영향을 줄 수 있습니다. "

코 상피에서의 유전자 발현은 기관지 상피와 유사하기 때문에, 연구자들은 그들의 데이터가 호흡기 시스템의 더 깊은 세포와 관련이 있다고 지적했다. 그들이 연구 한 샘플에서 연구원들은 또한 짧은 THS 노출이 미토콘드리아 활동에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 미토콘드리아는 세포의 발전소 역할을하는 소기관입니다. 선택하지 않으면 관찰 된 효과로 인해 세포가 사망 할 수 있습니다.

Pozuelos는 코 통로가 THS가 사람들의 폐에 들어갈 수있는 한 가지 방법이기 때문에이 팀은 코 상피에 집중했다고 설명했습니다. 다른 일반적인 노출 경로는 연구자들이 연구하지 않았지만 앞으로는 피부를 통한 것입니다.

연구원들은 이미 샌디에고, 캘리포니아, 신시내티의 단체들과 함께 THS에 장기 노출을 연구하고 사람들이 THS에 노출되어있는 가정에 접근 할 수 있도록 연구하고 있습니다.

UCR 줄기 세포 센터의 책임자 Talbot은“많은 사람들이 THS가 무엇인지 모릅니다. "우리의 연구가 이러한 잠재적 인 건강 위험에 대한 인식을 높이기를 바랍니다. 많은 흡연 성인들은 '외부에서 담배를 피우므로 집안의 가족이 노출되지 않을 것"이라고 생각합니다. 그러나 흡연자들은 옷을 입고 실내에 니코틴과 같은 화학 물질을 가지고 다니고 있습니다. 사람들은 THS가 실제로 잠재적으로 해롭다는 것을 이해하는 것이 중요합니다. "

새로운 발견은 건강한 뇌를 노년기로 유지하기 위해 모든 연령대의 수면의 중요성을 강조합니다.

수면 연구자이자 심리학 교수 인 Matthew Walker는“수명이 불충분하면 뇌에서 알츠하이머 병의 병리가 발달하는 것을 상당히 예측할 수있다. "불행히도, 우리가 측정 할 수있는 수십 년의 삶은 없습니다. 수면 시간을 줄이면서 벗어날 수 있습니다.이 기간 동안 '내가 잠을 잘 수 없을 때입니다.'라고 말할 수있는 Goldilocks는 없습니다."

대학원생이자 첫 번째 저자 인 조셉 위너 (Joseph Winer)를 포함한 워커와 그의 동료들은 40 대와 50 대에서 수면의 질이 떨어 졌다고보고 한 성인이 양전자 방출 단층 촬영법 (PET)으로 측정 한 후반기에 뇌에서 더 많은 베타-아밀로이드 단백질을 가지고 있음을 발견했습니다 . 50 대와 60 대 수면 감소를보고 한 사람들은 타우 단백질 엉킴이 더 많았습니다. 베타 아밀로이드 및 타우 클러스터는 치매 발생 위험이 높지만, 단백질 엉킴이있는 모든 사람이 치매 증상을 겪는 것은 아닙니다.

연구 결과는 의사가 노인 환자에게 수면 패턴의 변화에 ​​대해 물어보고 치매 증상을 지연시키는 데 도움이되도록 수면을 개선하기 위해 개입 할 것을 권장합니다. 여기에는 수면을 방해하는 코골이 및 호흡 곤란을 유발하는 무호흡 치료와 건강한 수면 습관을 개발하는 매우 효과적인 방법 인 불면증에 대한인지 행동 요법 (CBT-I)이 포함될 수 있습니다. 환자에게 8 시간의 완전한 수면 시간을 설정하고이를 달성하기위한 간단한 수면 위생 요령을 설득하는 간단한 수면 상담이 포함될 수도 있습니다.

"수명 기간 동안 뚜렷한 수면 시간이 있다는 아이디어는 정말 흥미 롭습니다. 이는 불면증에 대한인지 행동 치료법을 사용하는 것과 같이 사람들의 수면을 개선하기위한 치료법에 개입 할 수있는 기회가 많을 수 있음을 의미합니다." 말했다. "과학적인 발전 외에도 우리의 희망은이 연구가 더 많은 수면을 취하는 것의 중요성에 주목하고 개입이 가장 효과적 일 수있는 수십 년의 삶을 우리에게 알려주는 것입니다."

이 연구에 참여한 95 명의 피험자들은 100 세 이상의 건강한 노인들 중 일부인 BKE (Berkeley Aging Cohort Study)의 일부로 뇌를 PET로 스캔 한 유일한 기술입니다. 뇌에서 베타 아밀로이드 얽힘과 가장 최근에는 타우 얽힘을 감지합니다.

Winer, Walker 및 동료들은 지난주 Journal of Neuroscience 에서 온라인으로 결과를보고했습니다 .

동기화되지 않은 뇌파

팀은 또한 두 번째 발견을했습니다. 그들은 뇌에 높은 수준의 타우 단백질을 가진 사람들이 좋은 수면과 관련된 동기화 된 뇌파가 부족할 가능성이 더 높다는 것을 발견했습니다. 수면 스핀들이라고 불리는 빠른 뇌파의 파열과 함께 잠자는 뇌의 피질에 걸친 느린 뇌파의 동기화는 심하거나 급격한 안구 운동 (NREM) 수면 중에 발생합니다. 연구팀은 노인들이 타우 단백질을 많이 섭취할수록 뇌파의 동기화가 적어 졌다고보고했다. 이 손상된 전기 수면 신호는 그러므로 인간 뇌에서 타우 단백질의 새로운 바이오 마커로서 작용할 수있다.

워커는 수면의 타우 단백질 파괴의 결과를 고려할 때 "동기화에 특별한 무언가가있다"고 말했다. "이러한 NREM 뇌파의 동기화는 메모리를 단기 취약 저장소에서 뇌 내의보다 영구적 인 장기 저장 장소로 이동시켜 메모리를 보호하고 안전하게 만드는 파일 전송 메커니즘을 제공한다고 생각합니다. "동기화를 잃고 파일 전송 메커니즘이 손상됩니다. 메모리 패킷도 전송되지 않으므로 다음날 아침에 기억하지 말고 잊어 버리십시오."

실제로 작년에 Walker와 그의 팀은 이러한 두뇌 진동의 동기화가 메모리를 통합하는 데 도움이된다는 것, 즉 새로운 메모리의 "저장"버튼을 누르는 것을 보여주었습니다.

몇 년 전 Walker와 그의 동료들은 처음에 깊은 NREM 수면 중 느린 파동 진폭의 감소가 뇌의 많은 양의 베타 아밀로이드와 기억 장애와 관련이 있음을 보여주었습니다. 이러한 새로운 발견과 결합 된 결과는 추후 치매 위험에 대한 가능한 바이오 마커를 식별하는 데 도움이됩니다.

"수면 장애가 알츠하이머 병 위험과 알츠하이머 병과 관련된 기억력 저하에 기여하는 과소 평가 된 요소라는 것이 점점 더 분명 해지고있다"고 Walker는 말했다. "물론 유전학, 염증, 혈압과 같은 다른 요인들도 있습니다.이 모든 것들이 알츠하이머 병의 위험을 증가시키는 것으로 보입니다. 그러나 우리는 이제이 분야에서 새로운 선수를 만나기 시작했으며, 새로운 선수는 불면증이라고 불립니다. "

뇌 리듬은 Walker의 UC Berkeley 수면 실험실에서 8 시간의 밤에 걸쳐 기록되었으며,이 기간 동안 31 명의 피험자 대부분은 연속 뇌파도 (EEG)를 기록한 19 개의 전극이 박힌 캡을 착용했습니다. 로렌스 버클리 국립 연구소에서 PET 스캐너를 사용하여 수행 한 공중 보건 교수이자 버클리의 헬렌 윌스 연구원 인 윌리엄 재 구스 (William Jagust)가 운영 한 타우와 베타 아밀로이드의 부담을 평가하기 위해 뇌 스캔을 수행 한 적이있다. 신경 과학 연구소.

수면은 치매의 바이오 마커입니까?

의사들은 뇌의 악화를 막기 위해 개입하기 위해 수년 동안 치매의 초기 마커를 찾고 있습니다. 베타-아밀로이드 및 타우 단백질은 예측 마커이지만 최근에는 널리 접근 할 수없는 고가의 PET 스캔으로 탐지 할 수있게되었습니다.

그러나 두 단백질 모두 나이가 들수록 뇌에서 증가하고 치매 환자에서 더 많이 증가하지만, 아밀로이드와 타우의 큰 부담을 가진 일부 사람들이 치매 증상을 나타내지 않는 이유는 여전히 알려져 있지 않습니다.

"주요한 가설, 아밀로이드 캐스케이드 가설은 아밀로이드가 알츠하이머 병으로가는 경로에서 가장 먼저 발생한다는 것입니다. 그런 다음 아밀로이드가 있으면 타우가 피질 전체로 퍼지기 시작합니다. 타우는 장애와 치매로 이어질 수있다”고 Winer는 말했다.

워커는 "수명 부족은 도미노 캐스케이드를 튕겨 뇌에서 아밀로이드와 타우 단백질의 가속에 기여하는 첫 번째 손가락 중 하나 일 수있다"고 덧붙였다.

뇌에서 베타-아밀로이드 및 타우 단백질 엉킴의 높은 수준이 아밀로이드보다 기억력 감소와 관련이 있음을 보여준 Jagust의 PET 연구에 의해 부분적으로 가설이지지된다. 타우는 뇌의 뉴런 내부에서 자연적으로 발생하여 내부 골격을 안정화시킵니다. 나이가 들어감에 따라, 타우 단백질은 단기 기억의 자리 인 해마를 포함한 내측 측두엽의 세포 내부에 축적되는 것으로 보인다. 나중에 야 피질 전체에 더 널리 퍼집니다.

Jagust는 치매 환자뿐만 아니라 많은 건강한 사람들의 뇌에서 PET 스캔을 실행했지만, 알츠하이머 병과 같은 치매와 단백질 얽힘 사이의 관계를 확인하려면 더 많은 피험자가 필요합니다. PET 스캐너는 현재 비싸고 희귀하며 방사성 트레이서의 주입이 필요하기 때문에 다른 바이오 마커가 필요하다고 Walker 씨는 말했다.

새로운 연구는 간단한 야간 수면 연구에서 감지 할 수있는 수면 변화가 PET 스캔보다 덜 침입적인 바이오 마커 일 수 있음을 시사합니다.

워커는“웨어러블 기술이 향상됨에 따라 수면 실험실에 올 필요는 없다”고 말했다. "우리의 희망은 앞으로 집에서 사람들이 소형 헤드 장치를 착용하고 알츠하이머 병 단백질을 평가하는 데 필요한 모든 수면 정보를 제공 할 수 있기를 희망합니다. 새로운 효과를 추적 할 수도 있습니다. 수면을 평가하여이 뇌 단백질과 싸우는 것을 목표로하는 약물 "

Walker는 덧붙였다. "수면으로 고생하기 시작하면 의사를 찾아 가서 수면 개선에 도움이되는 CBT-I와 같은 방법을 찾아야한다. 여기서 목표는 알츠하이머 병의 가능성을 줄이는 것이다."

-요약-

늙어가는 뇌에서 단백질 엉킴(Protein tangles)이 수면 리듬을 어긋나게 해서, 기억 상실로 이어질 가능성이 있다.

건강한 노인의 PET 뇌 스캔이 50대와 60대에 수면의 질이 낮았다고 보고한 사람들에서 알츠하이머병의 위험 인자인 타우 단백질(tau protein)의 수준이 높다는 것을 보여주었다. 이전의 연구들은 낮은 수면의 질이 베타-아밀로이드 엉킴(beta-amyloid tangles)와도 연관시켜서, 뇌에서 단백질 엉킴이 알츠하이머병과 치매의 기억 문제의 일부를 일으킬지도 모른다고 제시하고 있다. 덧붙여, 수면 중에 어긋난 뇌파가 타우와 연관되어서, 치매의 가능성 있는 생물 표지를 제공하고 있다.

생애에 걸쳐서 충분하지 않은 수면은 뇌에서 알츠하이머병의 발달을 예측하는데 중요하다. 양전자 방사 단층 촬영(positron emission tomography, PET)에 따르면, 40대와 50대에 수면의 질이 낮아졌다고 보고한 성인들이 나중에 뇌에 더 많은 베타-아밀로이드 단백질을 가졌다. 50대와 60대에 수면의 질이 낮아졌다고 보고한 인들은 타우 단백질 엉킴이 더 많았다. 단백질 엉킴을 가진 모든 이들이 치매의 증상을 발달시키는 것은 아니지만, 베타-아밀로이드와 타우 클러스터 둘 다 높은 치매 위험과 연관된다.

그 연구자들은 또한 뇌에 타우 단백질이 높은 이들이 숙면과 연관된 동기화된 뇌파가 부족할 가능성이 높다는 것을 알아냈다. 수면 방추(sleep spindles)라고 불리는 빠른 뇌파와 맞춰진, 잠자는 뇌의 피질 전체에서 느린 뇌파의 동기화는 숙면, 즉 비속안운동(non-rapid eye movement, NREM) 수면 중에 일어난다.  타우 단백질이 더 높을수록 이 동기화된 뇌파가 적었다. 따라서 이 손상된 전기적 수면 신호가 인간 뇌에서 타우 단백질의 새로운 생물 표지가 될지도 모른다.

그 새 연구는 나이가 들어서 건강한 뇌를 유지하기 위해서 모든 연령대의 수면이 중요하다고 강조한다.