Các nhà nghiên cứu đã đạt được những hiểu biết mới về RNA hình tròn phần lớn bị bỏ qua trong tế bào não và vai trò quan trọng của nó trong các bệnh như Alzheimer và Parkinson. Ngoài việc cung cấp thông tin có giá trị về cơ chế phân tử của những căn bệnh này, phát hiện của họ còn mở ra cơ hội phát triển các xét nghiệm chẩn đoán và điều trị.


Không giống như RNA tuyến tính, RNA tuần hoàn (circRNA) có cấu trúc vòng kín không có đầu tự do. Các nhà khoa học từ lâu đã coi axit ribonucleic tròn (circRNA) có ít tác động và chỉ gần đây chúng mới được nghiên cứu chuyên sâu, đặc biệt là về vai trò của chúng đối với sức khỏe não bộ.

Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu tại Bệnh viện Brigham and Women's ở Boston đã xác định và lập danh mục các CircRNA bí ẩn này và phát hiện ra rằng chúng có liên quan đến các đặc tính của tế bào não và các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer và Parkinson.

Clemens Scherzer, tác giả tương ứng của nghiên cứu, cho biết: "RNA vòng từ lâu đã bị coi là rác rưởi, nhưng chúng tôi tin rằng nó đóng vai trò quan trọng trong việc lập trình các tế bào não và khớp thần kinh của con người. Chúng tôi phát hiện ra rằng các RNA vòng này đóng vai trò quan trọng trong việc lập trình các tế bào não và khớp thần kinh của con người. Được sản xuất với số lượng lớn trong các tế bào, bao gồm cả những tế bào não liên quan đến bệnh Parkinson và Alzheimer "

Các nhà nghiên cứu đã thu thập các tế bào thần kinh và không phải tế bào thần kinh (để so sánh) từ 190 bộ não người sau khi chết và sử dụng trình tự RNA tổng thể để lập bản đồ mã di truyền trong các RNA tròn của tế bào.

Họ phát hiện ra rằng 61% các RNA tuần hoàn ở khớp thần kinh có liên quan đến các bệnh về não. Đáng chú ý, họ đã quan sát thấy 4834 CircRNA được tùy chỉnh theo đặc tính tế bào của tế bào thần kinh dopamine và tế bào thần kinh hình chóp và được làm phong phú thêm trong các con đường tiếp hợp. Các tế bào thần kinh Dopamine ở não giữa kiểm soát chuyển động, cảm xúc và động lực, trong khi các tế bào thần kinh hình chóp ở vỏ não thái dương đóng vai trò quan trọng trong trí nhớ và ngôn ngữ.

Dong Xianjun, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, cho biết: "Đáng ngạc nhiên là chính các RNA vòng tròn chứ không phải các RNA tuyến tính được tạo ra bởi các vị trí gen này sẽ xác định danh tính tế bào thần kinh. Sự đa dạng RNA tuần hoàn cung cấp thông tin cụ thể về loại tế bào được tinh chỉnh mà không thể giải thích được bằng các RNA tuyến tính tương ứng từ cùng một gen."

Người ta biết rằng sự thoái hóa của dopamine và tế bào thần kinh hình chóp đóng vai trò trong việc phát triển các bệnh về thần kinh. Sau khi tìm hiểu sâu hơn, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng 29% bệnh Parkinson và 12% gen liên quan đến bệnh Alzheimer tạo ra CircRNA. Họ phát hiện ra rằng sự biểu hiện của một CircRNA đặc biệt do gen DNAJC6 của bệnh Parkinson tạo ra trong tế bào thần kinh dopamine đã giảm trước khi các triệu chứng xuất hiện.

Trên toàn cầu, họ phát hiện ra rằng các gen liên quan đến các trạng thái bệnh khác nhau tạo ra CircRNA. Các gen liên quan đến chứng nghiện ưu tiên sản xuất CircRNA trong tế bào thần kinh dopamine, các gen liên quan đến chứng tự kỷ tạo ra CircRNA trong tế bào thần kinh hình chóp và ung thư tạo ra CircRNA trong các tế bào không phải tế bào thần kinh.

Phát hiện của họ nêu bật tiềm năng sử dụng CircRNA. Scherzer cho biết: “Các CircRNA xuất hiện tự nhiên có khả năng đóng vai trò là dấu ấn sinh học cho các tế bào não cụ thể, liên quan đến các giai đoạn sớm, tiền triệu của bệnh”. "Các RNA tuần hoàn không dễ dàng bị phá vỡ, khiến chúng trở thành một công cụ báo cáo và trị liệu mạnh mẽ. Chúng có thể được viết lại về mặt tổng hợp và được sử dụng làm thuốc RNA kỹ thuật số trong tương lai."

Nghiên cứu hiện tại vẫn chưa hiểu đầy đủ về cách thức bộ máy RNA phức tạp này xác định danh tính tế bào thần kinh và khớp thần kinh. Cần nghiên cứu sâu hơn về cách thức hoạt động của CircRNA và các bộ điều chỉnh di truyền chi phối hành vi của chúng.

Tuy nhiên, nghiên cứu này cung cấp phân tích toàn diện nhất cho đến nay về RNA lưu hành trong tế bào não người.

Dong cho biết: “Việc phát hiện ra các RNA tròn đã thay đổi hiểu biết của chúng ta về cơ chế phân tử gây ra các bệnh thoái hóa thần kinh”. "RNA tuần hoàn bền hơn RNA tuyến tính và có tiềm năng trở thành liệu pháp RNA và dấu ấn sinh học RNA."

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications.