Rengeteg ember él kognitív problémákkal, amelyek jelentős része az életkor előrehaladtával jelenik meg. Csak Magyarországon több százezer ember küzd demenciával . Az életminőségük és családjuk életminősége is jelentősen javulhatna, ha e betegek memóriájának romba dőlését sikerülne megakadályozni, de legalábbis lelassítani. Egy váratlan felfedezés meglepő irányból hozhat jelentős előrelépést e területen.
Gyerekkorunk óta arra figyelmeztetnek minket, hogy a vírusok és baktériumok ellenségek. Az új kutatások azonban arra utalnak, hogy ez téves benyomás lehet. Jason Shepherd, az Utah-i Egyetemi Orvostudományi Egyetem neurobiológiai egyetemi docense azt tanulmányozta, hogy a vírusok és baktériumok hogyan segítettek bennünket az összetett fajokká fejlődésben - írja a Massive Science tudományos portál. Az egyik teória szerint a vírusoknak köszönhetően tudunk emlékeket létrehozni.
Az Arc felelhet a hosszútávú emlékeinkért
A Shepherd kutatásának középpontjában egy, a "szabályozott aktivitású citoszkeletális" fehérje, angol rövidítése után az Arc áll. Az Arcot a 90-es évek közepén fedezte fel két független kutatócsoport (Paul Worley és Dietmar Kuhl vezetésével), miközben olyan géneket kerestek, amelyek tanulással bekapcsolhatók. Állatkísérletekből azóta kiderült , hogy az Arc elengedhetetlen az emlékek képzéséhez. "Ha az Arc gént kivesszük az egerekből, nem emlékeznek semmire" - szögezte le Shepherd. Ezek az egerek kezdetben úgy tűnik, hogy képesek tanulni, de nem képesek megőrizni az emlékeiket. Ha egy órával vagy egy nappal később térnek vissza hozzájuk, akkor kiderül, hogy nincsenek megőrzött emlékeik. Ennek alapján Shepherd úgy véli, hogy az Arc kritikus szerepet játszik abban, hogy a rövid távú emlékeket hosszú távon eltárulhassuk.
Amikor Shepherd és csapata vizsgálni kezdte az Arcot, azt tapasztalták, hogy a fehérje nagyon furcsán viselkedik. Olyannyira, hogy majdnem abbahagyták a kísérleteket, mert azt hitték, hogy hibáztak az előkészítésnél. Végül úgy döntöttek, hogy elektronmikroszkópot használnak a váratlan csomósodás okának kibogozására. Ekkor következett aztán az igazi meglepetés. Az Arc ugyanis úgy nézett ki, mint az AIDS-t okozó humán HIV-vírus .
A retrovírusokból , például a HIV-ből is, hiányzik az a biológiai gépezet, amely átmásolná a vírus saját RNS-ét. Ezért hozzákapcsolódnak egy gazdasejthez, beillesztik a saját genetikai anyagukat a sejt genomjába, ahol azt a sejt normál működésének részeként replikálja. Annak érdekében, hogy megvédjék a vírusos RNS-t a gazdaszervezet támadásától, a vírusok RNS-üket egy kapszidnak nevezett fehérjehéjba zárják. Ez lehetővé teszi, hogy a vírus sértetlenül mozoghasson sejtről sejtre. A HIV-hez hasonlóan az Arc is kapszidot képez, amely a saját RNS-ét tartalmazza, ami eddig teljesen ismeretlen volt az emberi fehérjék esetében. Egérkísérletekkel azt is megállapították , hogy az Arc úgy viselkedik, mint a vírusok, azaz "megfertőzi" a sejteket, és az egyik idegsejtből felszabaduló Arc-kapszidok képesek megosztani RNS-üket egy másik neuronnal, hasonlóan ahhoz, ahogyan a vírusok is teszik.
Evolúciós maradvány
Az Arc működését vizsgáló tanulmányok arra jutottak, hogy egy olyan evolúciós maradvánnyal állunk szemben, amely az agy rendkívül sok területén működik, méghozzá elősegíti az emlékek kialakulását és az emlék ellenőrzését. Azonban még nem ismerjük ennek a vírusszerű mechanizmusnak a célját. Shepherd feltételezi, hogy a kapszid óvintézkedésként maradt fenn az RNS biztonságosabb szállítása érdekében. Az Arc-ról szóló meglepő eredmények további kérdéseket vettek fel, amelyek közül sokra még mindig nincsenek válaszok. Addig is Shepherd és csoportja már azon gondolkodik, hogyan lehetne az Arc sajátos képességeit felhasználni az Alzheimer-kór és az öregedés miatti kognitív hanyatlás kezelésére. Az Arc-kapszidok talán felhasználhatók a toxikus fehérjék eltávolítására, vagy génterápiák bevezetésére az immunválasz kockázata nélkül.
Az agy idegsejtjei tulajdonképpen nem érintkeznek egymással, vannak közöttük kis rések, az úgynevezett szinapszisok, amelyeken át a jelek továbbítása megtörténik. Az aktivitásuk sajátos mintái megváltoztathatják ezeknek a szinapszisoknak az erejét. Ezt hívják szinaptikus plaszticitásnak, amelynek mintái mind a tanulást, mind az emlékezetet közvetítik.
Lehetséges, hogy az agy plaszticitása is manipulálható az emlékezet javítása érdekében. Shepherd szerint minden alkalommal, amikor valami újjal találkozik az agyunk, vagy ha valami újat kell megtanulnia, az Arc expressziója, termelődése fokozódik. A kutató szerint az agyunkban állandó küzdelem zajlik a plaszticitás (a rugalmasság) és a stabilitás között. "A fiatal agy rendkívül plasztikus, mert egyre inkább megismerkedik a környezetével. De egy bizonyos ponton ezt az információt meg kell őrizni, így az agy stabilizálódik. Ennek egyik lehetséges módja, hogy az idegsejtek gátló hálózata erősebbé válik, ami nehezebbé teszi a plaszticitáshoz szükséges egyes gének aktiválódását. Ez fogja vissza az Arc termelődését is. Shepherd nemrégiben arról közölt cikket , hogy ha az egészséges felnőtt egér agyában fokozza az Arc jelenlétét, akkor újból megnyílhatnak az agynak azok a nagyon plasztikus részei, amelyek a fejlődésük korai szakaszában játszanak igazán fontos szerepet. Nem nehéz elképzelni, hogy ugyanez lehetséges az emberekben is.
Az Arc génje valószínűleg nem az egyetlen ebből a típusból. Shepherd szerint további 50 gén van a genomban , amelynek hasonló vírusszerkezetű vagy eredetű fehérje termelésért felelősek. Az egyelőre nem világos, hogy ezeknek a fehérjéknek van-e közük a memóriához, vagy hasonló vírusszerű működési módok vagy útvonalak szerepet játszanak-e más sejttípusokban is. Az Arc által felvetett kérdések ezért lehet, hogy még izgalmasabb felfedezésekhez vezethetnek bennünket.
