Исследователи использовали молекулярный инструмент для редактирования генетического кода CRISPR, чтобы выявить гены, отключение которых активирует нейральные стволовые клетки. Они провели масштабный анализ генома культивируемых клеток из мозга старых мышей. В результате было идентифицировано около 300 генов, способных стимулировать активность стволовых клеток. Дальнейший анализ позволил сузить список до 10 кандидатов. Среди них особое внимание привлек ген, кодирующий белок GLUT4, транспортёр глюкозы. Ученые предположили, что повышенный уровень глюкозы вблизи нейральных стволовых клеток старых мышей подавляет их активность.
В некоторых областях мозга, например, в гиппокампе и обонятельной луковице, нейроны постоянно обновляются. В мозге мыши есть определенное расстояние между субвентрикулярной зоной, где активируются нейральные стволовые клетки, и обонятельной луковицей, куда эти клетки мигрируют. Ученые выключили гены, отвечающие за транспорт глюкозы, в субвентрикулярной зоне и затем наблюдали за тем, что произойдет в обонятельной луковице живой мыши через несколько недель. Оказалось, что блокирование этих генов стимулировало активность нейральных стволовых клеток и привело к значительному увеличению числа новых нейронов в обонятельной луковице.
В наиболее успешном эксперименте ученые наблюдали более чем двукратное увеличение количества новых нейронов у старых мышей.
Таким образом у нейральных стволовых клеток есть три ключевых функции: они размножаются, мигрируют и формируют новые нейроны в обонятельной луковице. Ту же технику можно применять и для изучения повреждений мозга. Нейральные стволовые клетки в субвентрикулярной зоне восстанавливают повреждение мозговой ткани, вызванные инсультом или черепно-мозговой травмой.
Это открывает перспективы разработки фармакологических или генетических методов, способных стимулировать рост новых нейронов в стареющем или поврежденном мозге. Кроме того, можно использовать простые методы, например, низкоуглеводную диету. Такой тип питания будет регулировать уровень глюкозы, потребляемой старыми нейральными стволовыми клетками.
Исследователи обнаружили, что гены, связанные с первичными ресничками, важными сенсорами в клетках мозга, тоже играют роль в активации нейральных стволовых клеток. Это открытие подтверждает эффективность их метода и открывает перспективы для разработки комбинированных терапевтических подходов, направленных на оба этих механизма. Между первичными ресничками и метаболизмом глюкозы может существовать взаимосвязь, влияющая на активность стволовых клеток. Ученые предлагают в дальнейшем изучить влияние ограничения потребления глюкозы на живых животных.
