Os problemas de memória podem não ser uma parte inevitável do envelhecimento. Novas descobertas da Virginia Tech sugerem que a perda de memória relacionada à idade decorre de mudanças moleculares específicas no cérebro e que o ajuste fino desses processos poderia ajudar a restaurar a função da memória.
Em dois estudos complementares, Timothy Jarome, professor associado da Escola de Ciências Animais da Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida, e os seus alunos de pós-graduação utilizaram ferramentas avançadas de edição genética para atingir estas alterações moleculares e melhorar o desempenho da memória em ratos mais velhos. Os ratos são frequentemente usados como modelos para compreender como a memória diminui com a idade.
“A perda de memória afeta mais de um terço das pessoas com mais de 70 anos e é um importante fator de risco para a doença de Alzheimer”, disse Jarom, que também estuda 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 conseguirmos compreender os seus fatores a nível molecular, poderemos começar a compreender o que corre mal na demência e, em última análise, utilizar este conhecimento para orientar novos tratamentos”.
Alinhando caminhos de memória no hipocampo e na amígdala
O primeiro estudo foi publicado em neurociência Liderados por Jarome e pela estudante de doutorado Yeeun Bae, os pesquisadores estudaram um processo molecular chamado poliubiquitinação K63. Esse processo atua como um sistema de rotulagem que instrui as proteínas das células cerebrais sobre como se comportar. Quando está funcionando 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 de memórias, os níveis de poliubiquitinação K63 aumentam com a idade. A equipe reduziu esses níveis usando um sistema de edição genética chamado CRISPR-dCas13 e observou melhorias na memória em ratos mais velhos.
Em contraste, na amígdala, uma região crítica para a memória emocional, a poliubiquitinação K63 diminui com a idade. Quando os pesquisadores reduziram ainda mais essa atividade, o desempenho da memória também melhorou.
“Juntas, essas descobertas revelam uma função importante da poliubiquitinação K63 no envelhecimento cerebral”, explica Jarome. “Em ambas as áreas, ajustar esse processo molecular ajudou a melhorar a memória”.
Reative genes adormecidos para melhorar a memória
O segundo estudo foi publicado em briefing de pesquisa do cérebro Liderado por Jarome e pela estudante de doutorado Shannon Kincaid, o estudo se concentrou no IGF2, um gene de fator de crescimento conhecido por apoiar a formação de memória. À medida que o cérebro envelhece, a atividade do IGF2 diminui à medida que o gene fica quimicamente silenciado no hipocampo.
“O IGF2 é um dos poucos genes do nosso DNA que é impresso, o que significa que é expresso por apenas uma cópia parental”, disse Jarome. “Quando aquela única cópia começa a desaparecer com o tempo, você perde seus benefícios.”
A equipe descobriu que esse silenciamento ocorre através da metilação do DNA, um processo natural que adiciona uma etiqueta química ao DNA que desliga o gene. Usando o sistema de edição genética CRISPR-dCas9, eles removeram essas tags e reativaram com sucesso o IGF2. Assim que o gene foi reativado, os ratos mais velhos apresentaram melhorias dramáticas na memória.
“Basicamente reativamos os genes”, disse Jarom. “Quando fizemos isto, os animais mais velhos tiveram um desempenho muito melhor. Os animais de meia-idade que ainda não tinham desenvolvido problemas de memória não foram afetados, o que nos diz que o momento certo é importante. Quando as coisas começam a correr mal, é preciso intervir.”
Sistemas multimoleculares influenciam o envelhecimento cerebral
Juntos, esses estudos sugerem que a perda de memória no envelhecimento não resulta de uma única causa. Em vez disso, envolve vários sistemas moleculares que mudam ao longo do tempo.
“Tendemos a olhar para uma molécula de cada vez, mas a realidade é que muitas coisas acontecem ao mesmo tempo”, disse Jarom. “Se quisermos entender por que a memória diminui à medida que envelhecemos, ou por que desenvolvemos a doença de Alzheimer, temos que olhar para o panorama geral”.
Pesquisa colaborativa liderada por cientistas graduados
Ambos os projetos são conduzidos por pesquisadores estudantes de pós-graduação no laboratório de Jarome e conduzidos com colaboradores da Rosalind Franklin University, da Indiana University e da Pennsylvania State University. Yeeun Bae liderou o estudo de poliubiquitinação K63 e Shannon Kincaid liderou o projeto IGF2.
“Esses projetos representam a pesquisa colaborativa liderada por pós-graduação que define nosso trabalho”, disse Jarom. “Nossos alunos estão profundamente envolvidos na concepção de experimentos, na análise de dados e na ajuda a moldar as questões científicas que buscamos.”
A pesquisa foi financiada pelos Institutos Nacionais de Saúde e pelo Consórcio Americano sobre Envelhecimento.
“A memória de todos diminui à medida que envelhecemos”, acrescentou Jarome. “Mas quando se torna anormal, o risco de desenvolver a doença de Alzheimer aumenta. Estamos a aprender que algumas das alterações que ocorrem a nível molecular são corrigíveis – o que nos dá caminhos para potenciais tratamentos.”
