Timp de decenii, oamenii de știință au privit în general sistemul imunitar al creierului ca pe un fel de comunitate închisă, separată de apărarea principală a corpului. Creierul are propriile sale celule imunitare specializate și o barieră hemato-encefalică care ține afară vizitatorii nedoriți, asemenea unui portar la un club exclusivist. Dar noi cercetări de la Stanford contestă această imagine, descoperind că un număr mare de celule imunitare din alte părți ale corpului intră în creierul uman pe măsură ce oamenii îmbătrânesc. Descoperirea ar putea remodela înțelegerea noastră asupra îmbătrânirii creierului și ar putea deschide potențial noi căi pentru tratarea bolilor neurologice. Lucrarea, susținută parțial de Knight Initiative for Brain Resilience la Wu Tsai Neurosciences Institute, a fost publicată în jurnalul Nature.

„De obicei ne gândim la creier ca la un sistem închis”, a spus Julia Belk, cercetător postdoctoral în patologie la Stanford Medicine și prim autor al studiului. „Ce am descoperit este că, de fapt, o mulțime de celule imunitare intră în creierul uman în timpul îmbătrânirii.” Fundalul interdisciplinar al lui Belk – a început în informatică și s-a format prin programul de pregătire doctorală Chemistry/Biology Interface de la Sarafan ChEM-H – a dus la o colaborare cu Siddhartha Jaiswal, profesor asociat de patologie și autor principal, care arătase anterior că anumite clone de celule imunitare provenite din celule stem sanguine mutate erau asociate cu un risc mai scăzut de Alzheimer. Aceasta a ridicat posibilitatea ca aceste celule neobișnuite să interacționeze cu creierul, iar cercetări ulterioare au sugerat că ele ar putea chiar să intre în el. Echipa a pus apoi o întrebare mai mare: Ar putea celulele imunitare din sânge să intre în mod obișnuit în creierul oamenilor pe măsură ce îmbătrânesc?

„Spre deosebire de majoritatea celulelor imunitare, care sunt reînnoite continuu de celulele stem sanguine din măduva osoasă, se presupunea că celulele imunitare din creier se reînnoiesc pe tot parcursul vieții fără contribuție din afara creierului”, a spus Jaiswal. „Primul nostru studiu a arătat că acest lucru s-ar putea să nu fie întotdeauna cazul.”

Timp de ani de zile, mulți cercetători au crezut că celulele imunitare specializate ale creierului, cunoscute ca microglia, erau stabilite la naștere și rămâneau o populație autosuficientă. Dar Belk și colegii au luat în considerare posibilitatea ca celulele imunitare externe să poată intra în creier la mai mulți oameni decât doar la cei cu mutații rare – poate că este o caracteristică obișnuită a îmbătrânirii umane. Ideea că celulele imunitare din sânge ar putea juca un rol în Alzheimer era atât neobișnuită, cât și controversată, așa că în 2022, Jaiswal și colegii au căutat sprijin de la Knight Initiative for Brain Resilience, care finanțează cercetări menite să regândească modul în care studiem reziliența creierului și bolile neurodegenerative.

Cu sprijinul unui Knight Initiative Innovation Award, echipa – inclusiv co-autorul principal Howard Chang, profesor de cercetare a cancerului Virginia și D. K. Ludwig – și-a propus să determine dacă celulele imunitare din sânge ar putea într-adevăr să reînnoiască microglia în creier. Au studiat țesut cerebral uman de la Stanford Rapid Autopsy Center (condus de co-autorul Jody Hooper) și de la Proiectul de Secvențiere a Bolii Alzheimer de la Universitatea din Washington, care a furnizat atât sânge, cât și țesut cerebral post-mortem de la persoane cu și fără Alzheimer. Acest lucru le-a permis să compare direct celulele imunitare din fluxul sanguin cu cele din țesutul cerebral.

Provocarea a fost urmărirea originilor celulelor imunitare din creier. Deoarece celulele imunitare se divid continuu, oamenii de știință au folosit mutații comune ca markeri biologici ai ascendenței, asemenea unui serviciu de testare a ascendenței pentru consumatori. Mutații aleatorii se acumulează în celulele stem sanguine pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, iar celulele imunitare produse de acele celule stem moștenesc aceleași mutații. Dacă două grupuri de celule imunitare poartă mutații potrivite, ele au probabil aceeași origine. Folosind tehnici dezvoltate în timpul cercetării lor din 2023, Belk și colegii au comparat probe pereche de sânge și creier și au găsit că semnăturile genetice se potriveau, arătând că celulele imunitare din corp intraseră în creier, procesul având loc la