Die Durchschnittliche menschliche Gehirn ist die komplizierteste Struktur auf der Erde. Mit einem Gewicht von drei Pfund, dieses erstaunliche organ, steuert alle Funktionen des Körpers, verwaltet die Interaktionen mit der Außenwelt, speichert und abruft, Erinnerungen, Entwürfe, Wolkenkratzer und Raumschiffe, leitet Träume, treibt kreative Beschäftigungen, und Schmieden unsere Persönlichkeiten.
Diese Bio-Computer enthalten, die etwa 100 Milliarden einzelnen Zellen, ein wenig mehr als ein Viertel von einem Prozent der 37 Billionen Zellen geschätzt umfassen die grundlegenden Bausteine des menschlichen Körpers. Wissenschaftler sind immer noch erst am Anfang zu verstehen, wie die Vielfalt von zellulären Strukturen arbeiten und interagieren in der dicht gepackten, miteinander verbundenen Landschaft des menschlichen Gehirns.
Für Forscher, die Suche nach genauen Ursachen der Beeinträchtigung durch die Alzheimer-Krankheit und andere Demenzen, die das Gehirn die Komplexität und die Vielfalt der molekularen Grundlagen dieser Krankheiten haben es schwer, zu entwickeln, Strategien zur Prävention und Behandlungen.
Wie packen Sie diese Komplexität? Eine vielversprechende Antwort, Dank der neuesten Technologie und der analytischen Techniken: einfach starten.
„Wir wissen so wenig darüber, wie die Alzheimer-Krankheit entwickelt“, sagte Dr. Le Zhang, ein Mitglied der Fakultät in Höhe von single-cell-experimentelles design und Datenanalyse an der Yale School of Medicine Department of Neurology. „Um zu verstehen, was Menschen mit solch einer komplexen Krankheit, die wir brauchen, um zu beginnen auf zellulärer Ebene. Das muss einschließen, sich an Geschlechts-spezifischen Unterschiede, die in einzelnen Zellen von Frauen und Männern.“
In einem wichtigen Schritt in Richtung auf das entscheidende Verständnis, die Gesundheit von Frauen Forschung an der Yale wird nun die Zusammenarbeit mit Dr. Zhang und Dr. Stephen Strittmatter, Direktor des Yale Alzheimer ‚ s Disease Research Center (ADRC), um aufzudecken, für die erste Zeit Geschlechts-spezifische Unterschiede in der Herkunft der Alzheimer-Krankheit durch die Untersuchung einzelner Zellen.
„Durch das Verständnis der subtilen Unterschiede zwischen den zellpopulationen bei der Alzheimer-Krankheit, bauen wir auf unser wissen von Anomalien, die Ursache von Zelltod und wie Sie beziehen sich auf Symptome der Krankheit wie kognitive Dysfunktion“, sagte Dr. Strittmatter, Vincent Coates Professor von Neurologie und Professor der Neurowissenschaften. „Solches wissen hat das Potenzial zu identifizieren versteckte biologische Hinweise und Produktion neuer therapeutischer Ziele, profitieren Frauen und Männer leiden an oder bei Gefahr für die Entwicklung dieser zerstörerischen Krankheit.“
Was Ist die Alzheimer Krankheit?
Die grundlegenden Einheiten des Nervensystems, einschließlich Gehirn und Rückenmark, sind die sogenannten Nervenzellen oder Neuronen. Mit ein paar Ausnahmen, diese Zellen, die miteinander kommunizieren, elektrisch mit anderen Zellen, die normalerweise nicht zu reproduzieren und ersetzen, die sich wie andere Zellen im Körper können. Wenn Nervenzellen beschädigt werden oder sterben, die Beschleunigung, das heißt neurodegeneration.
Alzheimer-Krankheit (AD) ist die häufigste neurodegenerative Krankheit, und es gibt derzeit keine wirksame Behandlung. Symptome sind progressive Gedächtnisverlust und kognitive Dysfunktion, die mit erheblichen Auswirkungen auf das tägliche funktionieren für diejenigen, die kämpfen mit der Krankheit und auf das Leben Ihrer Bezugspersonen.
Mehr als 5,5 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten haben die Alzheimer-Krankheit, zwei Drittel davon sind Frauen. Außerdem haben Frauen ein viel höheres Risiko für die Entwicklung der Krankheit, die auf mehr als eine Durchschnittliche Lebenserwartung mehr als Männer. Ein in fünf Frauen im Alter von 65 Jahren und älter sind in Gefahr, im Vergleich zu 11 Männern. Frauen mit AD haben auch mehr schwere kognitive Symptome und neurodegeneration.
Die Alzheimer-Krankheit tritt auf, wenn mehrere zelluläre Prozesse brechen. Zum Beispiel Ansammlungen von spezifischen Proteinen, bekannt als amyloid-beta-plaques, um Nervenzellen kann abnehmen, Ihre Fähigkeit, miteinander zu kommunizieren und effektiv relay von Nachrichten innerhalb des Gehirns. Zellen von Menschen mit AD auch die Erfahrung einer Störung in Ihrer Fähigkeit zum transport von Nährstoffen durch die Entstehung von Krankheit-Strukturen bekannt als tangles. Darüber hinaus Personen mit AD leiden von Entzündung im Nervensystem. Forscher erforschen, wie plaques, tangles und Entzündung miteinander zu tun haben und Krankheiten verursachen.
Was hat die Alzheimer-Krankheit besonders schwer zu behandeln ist, dass es umfasst viele Arten von Zellen, einschließlich Neuronen, Zellen, isolieren Neuronen, Gliazellen genannt, und die Krankheit-kämpfenden Immunzellen. Nicht nur, dass Störungen in jedem dieser Zelltypen dazu beitragen, die Krankheit auf Ihre eigenen, diese Zelltypen interagieren auch mit jedem anderen, noch weiter zu erschweren, die unser Verständnis der Entwicklung der Krankheit.
Es ist derzeit auch unklar, wie die zellulären Mechanismen der Alzheimer-Krankheit beitragen, anders als die Symptome bei Frauen und Männern. Also, ein genaues Verständnis, wie die einzelnen Zellen unterschiedlicher Funktion in gesundem und krankem Staaten, in der Frauen und Männer hat das Potenzial, Türen zu öffnen, die für Geschlechts-spezifische Behandlung der AD.
Nutzung von Single-Cell-Analyse zur Untersuchung der Alzheimer-Krankheit
Vor kurzem, Forscher haben Wege entwickelt, um zu analysieren, feine Unterschiede zwischen einzelnen Zellen, produzieren riesige Mengen an genetischen Daten, die wichtige Aufschlüsse zu Zelltypen und Krankheiten. Die Techniken, die zusammen als single-cell-Analyse, bieten eine einzigartige Gelegenheit zu entdecken, potenziell unterschiedlichen Ursprünge der Krankheit in den Frauen und Männer.
In Partnerschaft mit WHRY und mit Unterstützung von Der Familie Werth-Stiftung, dres. Zhang und Strittmatter sind mit single-cell-Analyse, um aufzudecken, Geschlechts-spezifische molekulare Signalwege, die bei der Alzheimer-Krankheit, mit Schwerpunkt auf Anomalien und Entzündungen des zentralen Nervensystems.
In einer früheren Studie, dres. Zhang und Strittmatter zeigte Sie erfolgreich verwenden können Einzel-Zell-Analyse zu Profil Gehirne von Menschen mit und ohne Alzheimer-Krankheit. Ihre vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass Menschen mit AD haben mehr als eine Art von Glia-Zelle involviert in die Immunantwort in eine region des Gehirns, die stark beeinflußt ist von AD aufgerufen, den mittleren temporalen gyrus.
Die Forscher werden nun aufbauend auf-und ausbau dieser Arbeit zu entdecken, wie Subpopulationen von neuronalen, glialen, immun-und Zelltypen tragen auf unterschiedliche Weise zum Ausbruch der Alzheimer-Krankheit beruht auf sex.
Studium der Krankheit auf der grundlegendsten Ebene
„Es muss einen Grund, warum die Alzheimer-Krankheit ist schwerer, in der Frauen und warum Frauen sind an der höheren Gefahr,“ sagte Zhang. „Was geschieht auf zellulärer Ebene? Was sind die verschiedenen molekularen Signalwege führen zu Krankheit? Dies sind die Arten von Fragen, die wir stellen und beantworten.“
Durch die Untersuchung der einzelnen Zellen des Gehirns von Patienten mit und ohne Alzheimer-Krankheit, die Forscher werden in der Lage sein zu identifizieren, die Geschlechts-spezifische zellpopulationen und Signalwege verändert, die während der Entwicklung von AD. Diese Ergebnisse bilden die Grundlage für zukünftige Studien, die gezielt diese Zellen und versuchen zu helfen, Frauen und Männer zu vermeiden oder zu verlangsamen das Fortschreiten der Krankheit.
Darüber hinaus dres. Zhang und Strittmatter Studie der Zellen in der zerebrospinalflüssigkeit (CSF) von Patienten mit AD zu identifizieren potentielle genetische Verschiebungen im Immunsystem zwischen den Geschlechtern und ein Hilfsmittel in der Diagnose von Krankheiten und überwachung. Dies wird die erste vollständige Abrechnung aller die genetische Aktivität der einzelnen Zellen in das zentrale Nervensystem bei der Alzheimer-Krankheit, der möglicherweise etwas Licht auf, warum Frauen erleben mehr schwere Symptome und einen Beitrag zur Entwicklung Geschlechts-spezifische Ziele für die Behandlung.
Erst vor kurzem haben diese Bemühungen begonnen, den Fokus auf die Auswirkungen von spezifischen Krankheiten, sagte Zhang. Sie und Ihre Kollegen teilen Ihre Daten offen, die Erzeugung der ersten Mobilfunk-Fahrplan für eine region des menschlichen Gehirns leiden unter der Alzheimer-Krankheit. Und Sie werden in der Lage, diese Modell-und single-cell-technologische Unterstützung für andere Forscher auf andere Aspekte der Biologie und der Krankheit.