Os problemas de memória podem não ser uma parte inevitável do envelhecimento. Novas descobertas da Virginia Tech revelam que a perda de memória relacionada à idade é causada por alterações moleculares específicas no cérebro e que esses processos podem ajudar a restaurar a função de ajuste fino da memória.
Em dois estudos complementares, Timothy Jarome, professor associado da Escola de Ciências Animais da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida, e seus alunos de pós-graduação usaram ferramentas avançadas de edição genética para direcionar essas alterações moleculares e melhorar a função da memória em ratos idosos. Os ratos são comumente usados como modelos para entender como a memória diminui com a idade.
“A amnésia afecta mais de um terço das pessoas com mais de 70 anos e é um importante factor de risco para a doença de Alzheimer”, disse Jarome, que também trabalha na Escola de Neurociências. “Este trabalho mostra que a perda de memória está associada a alterações moleculares específicas que podem ser direcionadas e estudadas. Se compreendermos o que a causa a nível molecular, poderemos compreender o que corre mal na demência e, em última análise, utilizar esse conhecimento para orientar novas abordagens ao tratamento”.
Modulando vias de memória no hipocampo e na amígdala
No primeiro estudo, publicado Neurociência E liderados por Jarome e pela estudante de doutorado Yeeun Bae, os pesquisadores investigaram um processo molecular chamado poliubiquitinação K63. Esse processo atua como um sistema de marcação que informa às proteínas dentro das células cerebrais como se comportar. Quando funciona corretamente, ajuda os neurônios a se comunicarem de maneira eficaz e a formar memórias.
Os pesquisadores descobriram que o envelhecimento altera esse processo em duas importantes regiões do cérebro. No hipocampo, responsável pela formação e recuperação da memória, os níveis de poliubiquitinação K63 aumentam com a idade. Usando um método de edição genética chamado CRISPR-dCas13, a equipe reduziu esses níveis e observou melhora na memória em ratos mais velhos.
Em contraste, na amígdala – uma região importante para a memória emocional – a poliubiquitinação K63 diminui com a idade. Quando os pesquisadores reduziram ainda mais essa atividade, o desempenho da memória melhorou.
“Juntos, esses resultados revelam a importante função da poliubiquitinação K63 no processo de envelhecimento do cérebro”, explica Jarome. “Em ambas as regiões, o ajuste deste mecanismo molecular ajudou a melhorar a memória”.
Reativando um gene adormecido para melhorar a memória
Um segundo estudo, publicado Boletim de Pesquisa do Cérebro e liderado por Jerome e pela estudante de doutorado Shannon Kincaid, com foco no IGF2, um gene do fator de crescimento que apoia a formação da memória. À medida que o cérebro envelhece, a atividade do IGF2 diminui à medida que o gene é quimicamente silenciado no hipocampo.
“O IGF2 é um dos poucos genes do nosso DNA que está impresso, o que significa que é expresso apenas a partir de uma cópia parental”, disse Jarome. “Quando aquela única cópia começa a desaparecer com o tempo, você perde esse benefício.”
A equipe descobriu que esse silenciamento ocorre através da metilação do DNA, um processo natural que adiciona marcas químicas ao DNA, desligando o gene. Usando o sistema de edição genética CRISPR-dCas9, eles removeram essas tags e reativaram com sucesso o IGF2. Camundongos mais velhos apresentam melhora significativa na memória depois que o gene é reativado.
“Basicamente reativamos o gene”, disse Jarome. “Quando fizemos isso, os animais mais velhos tiveram um desempenho muito melhor. Os animais de meia-idade que não tinham problemas de memória não foram afetados, o que nos diz que é uma questão de tempo. É preciso intervir quando as coisas começam a dar errado.”
Vários sistemas moleculares influenciam o envelhecimento cerebral
Juntos, estes estudos revelam que a perda de memória durante o envelhecimento não é causada por uma única causa. Em vez disso, envolve diferentes sistemas moleculares que mudam com o tempo.
“Tendemos a olhar para uma molécula de cada vez, mas a realidade é que muitas coisas acontecem ao mesmo tempo”, disse Jarome. “Se quisermos compreender por que a memória diminui com a idade ou por que desenvolvemos a doença de Alzheimer, precisamos de olhar para o quadro mais amplo”.
Pesquisa colaborativa liderada por cientistas graduados
Ambos os projetos foram executados por pesquisadores graduados no laboratório de Jarome e realizados com colaboradores da Rosalind Franklin University, da Indiana University e da Penn State. Yeeun Bae liderou o estudo de poliubiquitinação K63, enquanto Shannon Kincaid liderou o projeto IGF2.
“Esses projetos representam o tipo de pesquisa colaborativa liderada por pós-graduação que define nosso trabalho”, disse Jarome. “Nossos alunos estão profundamente envolvidos na concepção de experimentos, na análise de dados e na ajuda a moldar as questões científicas que buscamos.”
O estudo foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde e pela Federação Americana de Pesquisa sobre Envelhecimento.
“À medida que todos envelhecem, alguma memória diminui”, acrescenta Jarome. “Mas quando se torna anormal, o risco de doença de Alzheimer aumenta. O que estamos a aprender é que algumas das alterações que ocorrem a nível molecular podem ser corrigidas – e isso dá-nos um caminho para possíveis tratamentos.”
