Un nuovo studio suggerisce un legame virale con la malattia di Alzheimer

Tra le principali malattie che affliggono l’umanità, la malattia di Alzheimer (AD) rimane tra le più spietate e sconcertanti. Più di un secolo dopo la sua scoperta, non vi era alcuna prevenzione o trattamento efficace contro questo progressivo deterioramento del tessuto cerebrale, della memoria e dell’identità. Con l’aumentare del numero di persone anziane, è sempre più necessario chiarire i fattori di rischio e i meccanismi della malattia di Alzheimer e utilizzare queste informazioni per trovare nuovi modi per curare e prevenire questa terribile malattia. disordine.

Uno studio unico nel suo genere coinvolge un altro colpevole sul percorso della malattia di Alzheimer: la presenza di   virus   nel cervello.

Nell’ambito della ricerca pubblicata nell’edizione online avanzata della rivista   Neuron  , gli scienziati del Banner Center of Research on Neurodegenerative Diseases (NDRC) dell’Università dei Arizona e i loro colleghi della School of Medicine Il monte Sinai Icahn ha utilizzato grandi quantità di dati provenienti da funzioni cerebrali caratterizzate clinicamente e neuropatologicamente. donatori e strumenti sofisticati per l’analisi dei “big data” per comprendere i geni ereditati e quelli che sono attivati ​​o disattivati ​​preferenzialmente nel cervello delle persone con malattia di Alzheimer. Forniscono molteplici linee di evidenza che suggeriscono che alcune specie di herpesvirus contribuiscono allo sviluppo di questo disturbo.

Questo nuovo lavoro avvicina la scienza al chiarimento dei meccanismi con cui gli agenti infettivi possono svolgere un ruolo importante nella malattia. Per raggiungere questo obiettivo, il team ha fatto affidamento sui dati di sequenziamento del DNA e dell’RNA di 622 donatori di cervello con le caratteristiche cliniche e neuropatologiche della malattia di Alzheimer e 322 donatori di cervello senza la malattia – dati generati dall’Accelerated Partnership for Alzheimer’s Disease (AMP-UN D).

Il sequenziamento del DNA dell’intero esoma è stato utilizzato per fornire informazioni dettagliate sui geni ereditati da ciascun individuo. Il sequenziamento dell’RNA da diverse regioni del cervello è stato utilizzato per fornire informazioni dettagliate sui geni espressi in modo diverso nei donatori con e senza la malattia.

Le valutazioni cliniche condotte prima della morte dei partecipanti alla ricerca hanno fornito informazioni dettagliate sul loro percorso di declino cognitivo e le valutazioni neuropatologiche post mortem hanno fornito informazioni neuropatologiche rilevanti, tra cui la gravità delle placche e degli intrecci amiloidi, caratteristiche essenziali del declino cognitivo. Morbo di Alzheimer. Strumenti informatici sofisticati sono stati usati per sviluppare una sorta di grandiosa immagine del collegamento virale-AD.

Grandi sfide, big data

Le analisi basate su big data offrono un approccio particolarmente potente all’esplorazione di malattie come il morbo di Alzheimer, che coinvolge molte variabili interdipendenti che agiscono insieme in sistemi profondamente complessi. In questo studio, i ricercatori stanno esplorando la presenza di virus in sei  regioni  chiave del cervello che si ritiene siano altamente vulnerabili alle devastazioni dell’AD. (È ormai riconosciuto che gli effetti dannosi su queste aree spesso precedono la diagnosi clinica della malattia di diversi decenni.)

Lo studio identifica alti livelli di herpesvirus umano (HHV) 6A e 7 in campioni di cervello che mostrano segni di neuropatologia dell’AD, rispetto ai livelli più bassi trovati nel cervello normale. Inoltre, confrontando attentamente grandi insiemi di RNA e dati del DNA virale con le reti geniche umane associate con AD e indicazioni di neuropatologia, lo studio fornisce una prima indicazione dei meccanismi virali che possono verificarsi. innescare o esacerbare la malattia.

I risultati, originariamente suggeriti da campioni forniti da Translational Genomics (TGen) a Phoenix, sono stati confermati nella banca del cervello del Monte Sinai e replicati in campioni del tronco cerebrale della Mayo Clinic trattamento del morbo di Alzheimer e Banner-Sun Health Medical Center. Programma di donazione di cervello e corpo dell’Istituto di ricerca.

Ospiti non invitati

Secondo Ben Readhead, autore principale del nuovo studio, l’obiettivo generale dei ricercatori era scoprire i meccanismi della malattia, compresi quelli che potrebbero essere presi di mira da terapie farmacologiche sperimentali o riutilizzate. “Non abbiamo scelto i virus, ma i virus ci hanno urlato contro”, ha dichiarato Readhead.

Sebbene lo studio abbia rivelato una serie di virus comuni nell’invecchiamento del cervello normale, l’abbondanza virale di due virus chiave – HHV 6A e 7 – era maggiore nei cervelli di Alzheimer.

“Siamo stati in grado di utilizzare una serie di approcci alla biologia di rete per determinare come questi virus potrebbero interagire con i geni umani che sappiamo essere rilevanti per la malattia di Alzheimer”, ha detto Readhead.

Un nuovo studio suggerisce un legame virale con la malattia di Alzheimer
Un nuovo studio suggerisce un legame virale con la malattia di Alzheimer

Readhead è professore assistente di ricerca NDRC presso il Biodesign Institute della USS. Gran parte delle ricerche descritte nel nuovo studio sono state condotte nel laboratorio di Joel Dudley, professore associato di genetica e scienze genomiche presso la Scuola di medicina Icahn del Monte Sinai, professore associato di ricerca NDRC e autore senior dell’articolo in   Neuron.  .

La natura e l’importanza dei virus e di altri agenti patogeni nel cervello sono attualmente temi di attualità nelle neuroscienze, sebbene l’esplorazione sia ancora agli inizi. Una delle domande principali è se questi agenti patogeni svolgono un ruolo causale attivo nella malattia o se entrano nel cervello semplicemente come passeggeri opportunisti, sfruttando il deterioramento neuronale caratteristico dell’AD.

“Precedenti studi su virus e Alzheimer sono sempre stati molto indiretti e correlati. Ma siamo stati in grado di eseguire un’analisi computerizzata più sofisticata utilizzando livelli multipli di informazioni genomiche misurate direttamente dal tessuto cerebrale interessato. Questa analisi ci ha permesso di identificare il modo in cui i virus interagiscono direttamente con i geni noti dell’Alzheimer o di sintetizzarli “, afferma Dudley. “Non credo che possiamo dire se i virus dell’herpes sono la causa principale della malattia di Alzheimer. Ma è chiaro che interrompono e partecipano a reti che sono direttamente alla base della fisiopatologia dell’Alzheimer. “

Notizie dalla rete

Il nuovo studio utilizza un approccio biologico in rete per integrare in modo olistico le caratteristiche molecolari, cliniche e neuropatologiche dell’AD con l’attività virale nel cervello. Utilizzando tecniche bioinformatiche, lo studio integra dati ad alto rendimento in reti probabilistiche che riportano associazioni tra virus dell’herpes e effetti rivelatori di AD.

Le reti descritte suggeriscono che i tratti distintivi di AD possono essere danni collaterali causati dalla risposta del cervello all’aggressione virale. Secondo la cosiddetta ipotesi patogena della malattia di Alzheimer, il cervello reagisce all’infezione inghiottendo i virus con la proteina beta-amiloide (Aβ), sequestrando gli invasori, impedendo loro di legarsi alle superfici delle cellule e inserendo il loro carico genetico virale in cellule sane.

Come spiega Readhead, “un certo numero di virus sembrava interessante. Abbiamo osservato un virus chiave, HHV 6A, che regola l’espressione di molti geni a rischio di AD e geni noti per regolare il trattamento dell’amiloide, un ingrediente chiave nella neuropatologia dell’AD. (Le concentrazioni di amiloide formano placche caratteristiche nel cervello.) Queste placche, insieme ai grovigli neurofibrillari formati da un’altra proteina, chiamata tau, sono le microscopiche anomalie cerebrali utilizzate per diagnosticare il morbo di Alzheimer.)

I virus HHV 6A e 7 sono herpesvirus comuni appartenenti al genere Roseolovirus. Molte persone sono esposte ad esso all’inizio della vita. La probabile via di ingresso per questi virus è la parete rinofaringea. La maggiore abbondanza di questi virus nei cervelli con la malattia di Alzheimer può innescare una cascata immunitaria che porta al danno cellulare e alla morte o agire in diversi modi per promuovere la malattia di Alzheimer.

Prova dell’assemblaggio

I risultati ottenuti con   il tessuto cerebrale umano sono stati integrati da studi sui topi. Qui, i ricercatori hanno esaminato l’effetto dell’esaurimento di miR155, un piccolo frammento di RNA (o microRNA) che è un importante regolatore del sistema immunitario innato e adattivo. I risultati hanno mostrato un aumento della deposizione della placca amiloide nei topi impoveriti di miR155, associati a cambiamenti comportamentali. Come notano gli autori, è noto che il virus HHV 6A esaurisce miR155, il che aumenta il peso di un contributo virale alla malattia di Alzheimer.

La nuova ricerca è il risultato di stretti rapporti di lavoro tra ricercatori dell’Università dell’Arizona, Banner, Monte Sinai e altre organizzazioni di ricerca, nonché di partenariati pubblico-privato in AMP-AD.

“Questo studio illustra il potenziale per sfruttare campioni di cervello umano, metodi   emergenti di analisi dei dati di massa , risultati di modelli sperimentali convergenti e approcci altamente collaborativi alla comprensione scientifica della malattia di Alzheimer e alla scoperta della malattia di Alzheimer.” nuovi trattamenti “, ha affermato Eric Reiman, coautore dello studio. , Direttore esecutivo del Banner Alzheimer’s Institute e professore di neuroscienze presso la Arizona State University. “Siamo entusiasti di poter sfruttare questo approccio per contribuire alla comprensione scientifica, al trattamento e alla prevenzione della malattia di Alzheimer e di altre malattie neurodegenerative”.

Nemico dai mille volti

Nel frattempo, l’Alzheimer continua la sua traiettoria devastante. Le molte sfide che i ricercatori devono affrontare sono che i primi effetti della malattia sulle regioni  cerebrali  vulnerabili si verificano 20 o 30 anni prima della perdita di memoria, della confusione, degli sbalzi d’umore e altri sintomi clinici. Senza cure o trattamenti efficaci, si prevede che l’AD colpisca una nuova vittima negli Stati Uniti ogni 33 secondi entro la metà del secolo e si prevede che i costi supereranno $ 1 trilione all’anno.

Lo studio di ricerca non suggerisce che la malattia di Alzheimer sia contagiosa. Tuttavia, se si conferma che virus o altre infezioni svolgono un ruolo nella patogenesi della malattia di Alzheimer, i ricercatori potrebbero essere in grado di trovare nuove terapie antivirali o immunitarie per combattere la malattia, anche prima comparsa di sintomi.

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