3D-breinkaart onthult hoe Alzheimer het DNA ontwricht
Het DNA in onze cellen is niet zomaar opgerold. Het heeft een precieze driedimensionale structuur die bepaalt welke genen aan- of uitstaan. Bij Alzheimer raakt die structuur in de war. Een nieuwe studie brengt dat voor het eerst in kaart op celniveau.
Onderzoekers gebruikten een techniek waarbij ze in individuele cellen tegelijk de ruimtelijke opbouw van het DNA meten én kijken welke genen actief zijn. Die combinatie heet single-cell multiomics. Zo ontdekten ze dat cellen in Alzheimer-hersenen niet alleen anders functioneren, maar dat hun DNA ook anders is gevouwen. Die verandering in de 3D-structuur hangt samen met afwijkende genactiviteit.
De studie, gepubliceerd in Science, laat zien dat die structuurveranderingen specifiek zijn per celtype. Hersencellen, ondersteunende cellen en immuuncellen in het brein laten elk een eigen patroon zien. De onderzoekers koppelden die afwijkingen aan genen die eerder al in verband zijn gebracht met Alzheimer, maar nu voor het eerst in een ruimtelijke context worden gezien.
Wat betekent die 3D-structuur?
Stel je het DNA voor als een lang touw dat in een klein bolletje is geperst. Hoe dat touw ligt, bepaalt welke stukken bereikbaar zijn voor de moleculaire apparatuur die genen leest. Als de vouwing verandert, verandert ook welke genen worden gebruikt. Bij Alzheimer lijkt die vouwing in specifieke celtypen structureel te verschuiven, wat op zijn beurt de celactiviteit verandert.
Vroegere veranderingen dan gedacht
Een opvallende bevinding is dat sommige structuurveranderingen in het genoom (het geheel van erfelijk materiaal in een cel) al optreden voordat er klassieke ziektesymptomen zichtbaar zijn. Dat zou betekenen dat de ziekte al begint te smeulen op moleculair niveau, lang voordat iemand geheugenklachten krijgt. Of dat ook klinisch bruikbaar is voor vroege opsporing, moet verder onderzoek uitwijzen. De auteurs presenteren dit als een beschrijvend inzicht, geen bewezen diagnostisch instrument.
De methode zelf is ook relevant. Single-cell multiomics maakt het mogelijk om ongekend gedetailleerde kaarten te maken van ziekteprocessen. Dat kan toekomstig onderzoek naar Alzheimer, maar ook naar andere hersenziekten, aanzienlijk versnellen.
Wil je zelf meer onderzoek doen?
Zoek bijvoorbeeld op:
- 3D-genoomstructuur Alzheimer
- single-cell multiomics hersenen
- chromatine-toegankelijkheid neurodegeneratie