Vědci objevili narušenou 3D strukturu DNA v mozkových buňkách u Alzheimerovy choroby

Vědci z University of Pittsburgh, Carnegie Mellon University a University of Washington popsali novou vrstvu Alzheimerovy choroby, kterou dosud vědecká obec přehlížela – narušenou prostorovou organizaci DNA v mozkových buňkách. Studie, publikovaná 13. září 2026 v časopise Science (393, 6809), ukazuje, že u pacientů s Alzheimerovou chorobou dochází ke změnám v tom, jak je genom fyzicky uspořádán uvnitř buněčného jádra, a to napříč několika typy mozkových buněk.

Výzkumný tým vedli Jian Ma z Carnegie Mellon University a Hansruedi Mathys z University of Pittsburgh. K dalším autorům patří Xinyue Lu, Alexander K. Kunisky, Jude Baroudi a další spolupracovníci. Práce byla podpořena granty od National Institutes of Health.

Vědci analyzovali postmortem vzorky prefrontální kůry mozku – oblasti, která je Alzheimerovou chorobou silně postižena a hraje klíčovou roli v paměti a rozhodování. K analýze použili kombinaci pokročilých metod, včetně techniky GAGE-seq, prostorové transkriptomiky a výpočetního modelu nazvaného Hicformer, který umožňuje detailně mapovat trojrozměrnou architekturu genomu v jednotlivých buňkách.

Výsledky ukázaly, že u několika typů mozkových buněk postižených Alzheimerovou chorobou je narušena 3D organizace DNA. Genom se v jádře buňky nesbaluje do prostorových struktur obvyklým způsobem, což má dopad na to, jak jsou geny aktivovány a regulovány. Konkrétně výzkumníci zaznamenali sníženou aktivitu genů a oslabené interakce mezi geny a regulačními prvky, které normálně řídí jejich zapínání a vypínání.

Tato zjištění naznačují, že Alzheimerova choroba nepostihuje mozek pouze na úrovni hromadění bílkovinných shluků, jako jsou amyloidní plaky a tau klubka, ale zasahuje i do samotné architektury genetického materiálu v buňkách. Jde o dosud méně prozkoumanou rovinu onemocnění, která by mohla vysvětlit, proč některé geny v postižených mozkových buňkách ztrácejí svou běžnou funkci.

Alzheimerova choroba aktuálně postihuje přibližně 7 milionů Američanů a patří mezi nejčastější příčiny demence u starších lidí. Navzdory desetiletím výzkumu zůstává mnoho aspektů jejího vzniku a progrese nejasných, což komplikuje vývoj účinných léčebných postupů. Nové poznatky o genomové architektuře by mohly otevřít zcela odlišný směr bádání, než na jaký byla dosud soustředěna většina pozornosti.

Autoři studie zdůrazňují, že jde o počáteční krok a že je třeba dalšího výzkumu, aby se zjistilo, zda pozorované strukturální změny genomu skutečně přispívají k rozvoji a progresi onemocnění, nebo zda jsou spíše jeho druhotným důsledkem. Pokud se potvrdí, že tyto změny hrají v patologii aktivní roli, mohly by se stát novým cílem pro terapeutické zásahy – tedy nikoli pouze snahou odstranit škodlivé bílkovinné usazeniny, ale také obnovit správnou prostorovou strukturu genomu v postižených buňkách.

Použití technik jako GAGE-seq a modelu Hicformer představuje také metodologický pokrok, který by mohl být využit i při studiu dalších neurodegenerativních onemocnění, kde hraje roli podobné narušení genové regulace. Kombinace prostorové transkriptomiky s mapováním 3D architektury DNA umožňuje vědcům sledovat změny na úrovni jednotlivých buněk s dosud nevídanou přesností.

Tým z Pittsburghu, Carnegie Mellon a Washingtonu plánuje v navazujícím výzkumu prověřit, zda podobné strukturální změny genomu lze pozorovat i v raných stádiích onemocnění, případně u jedinců s geneticky zvýšeným rizikem Alzheimerovy choroby. Cílem je zjistit, zda by bylo možné tyto změny detekovat dříve, než dojde k výraznému poškození mozkové tkáně, a zda by cílená intervence mohla zpomalit nebo zastavit progresi nemoci.

Výsledky studie tak rozšiřují chápání Alzheimerovy choroby o zcela novou dimenzi a naznačují, že cesta k účinné léčbě může vést i přes opravu narušené genomové architektury, nikoli pouze přes boj s již dobře známými bílkovinnými patologiemi.