Cientistas descobrem maneiras de aumentar a memória em cérebros envelhecidos

A perda de memória pode não ser simplesmente um sintoma do envelhecimento. Uma nova pesquisa da Virginia Tech mostra que isso está ligado a mudanças moleculares específicas no cérebro e que o ajuste desses processos pode melhorar a 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 de edição genética para direcionar essas mudanças relacionadas à idade para melhorar o desempenho da memória em indivíduos mais velhos. O trabalho foi realizado em ratos, um modelo padrão para estudar como a memória muda 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 Jarome, que também tem consulta na Escola de Neurociências. “Este trabalho mostra que o declínio da memória está ligado a alterações moleculares específicas que podem ser direcionadas e estudadas. Se conseguirmos compreender o que o está a causar a nível molecular, poderemos começar a compreender o que corre mal na demência e, eventualmente, utilizar esse conhecimento para orientar novas abordagens ao tratamento”.

Visando a perda de memória em duas regiões principais do cérebro

No primeiro estudopublicado na revista Neurociência e liderada por Jarome e pela estudante de doutorado Yeeun Bae, a equipe examinou um processo chamado poliubiquitinação K63. Este processo atua como um sistema de marcação molecular que informa às proteínas dentro do cérebro como se comportar. Quando o sistema funciona normalmente, ajuda as células cerebrais a se comunicarem e a formar memórias.

Jarome e sua equipe descobriram que o envelhecimento perturba a poliubiquitinação K63 em duas áreas distintas do cérebro. No hipocampo, que ajuda a formar e recuperar memórias, os níveis de poliubiquitinação K63 aumentam com a idade. Usando o sistema de edição de RNA CRISPR-dCas13 para reduzir esses níveis, os pesquisadores conseguiram melhorar a memória em ratos mais velhos.

Na amígdala, que é importante para a memória emocional, os pesquisadores notaram que a poliubiquitinação K63 diminui com a idade. Ao reduzi-lo ainda mais, eles conseguiram aumentar a memória em ratos mais velhos.

“Juntas, essas descobertas revelam as importantes funções da poliubiquitinação K63 no processo de envelhecimento do cérebro”, disse Jarome. “Em ambas as regiões, o ajuste deste processo molecular ajudou a melhorar a memória”.

Reativando um gene que suporta a memória

UM segundo estudopublicado no Boletim de Pesquisa do Cérebro e liderado por Jarome com a 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 fica quimicamente silenciado no hipocampo.

“O IGF2 é um dos poucos genes do nosso DNA que está impresso, o que significa que é expresso a partir de apenas uma cópia parental”, disse Jarome. “Quando aquela única cópia começa a desaparecer com o tempo, você perde seu benefício.”

Os pesquisadores descobriram que esse silenciamento ocorre por meio da metilação do DNA, um processo natural no qual marcas químicas se acumulam no gene e o desligam. Usando uma ferramenta precisa de edição de genes, CRISPR-dCas9, eles removeram essas tags e reativaram o gene. O resultado foi melhor memória em ratos mais velhos.

“Basicamente, reativamos o gene”, disse Jarome. “Quando fizemos isso, os animais mais velhos tiveram um desempenho muito melhor. Os animais de meia-idade que ainda não tinham problemas de memória não foram afetados, o que nos diz que o tempo é importante. É preciso intervir quando as coisas começam a dar errado.”

Juntos, os dois estudos mostram que a perda de memória não é causada por uma única molécula ou via e que múltiplos sistemas moleculares provavelmente contribuem para o envelhecimento do cérebro.

“Tendemos a olhar para uma molécula de cada vez, mas a realidade é que muitas coisas estão acontecendo ao mesmo tempo”, disse ele. “Se quisermos entender por que a memória diminui com a idade ou por que desenvolvemos a doença de Alzheimer, temos que olhar para o quadro mais amplo”.

Pesquisa colaborativa liderada por pós-graduação

Ambos os estudos foram conduzidos por pesquisadores graduados no laboratório de Jarome e apoiados por colaborações com cientistas da Rosalind Franklin University, da Indiana University e da Penn State. Yeeun Bae, que completou seu trabalho de doutorado com Jarome na Escola de Ciências Animais, liderou o estudo sobre a poliubiquitinação K63. Shannon Kincaid, estudante de doutorado no mesmo programa, liderou o estudo sobre o 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.

“Todo mundo tem algum declínio de memória à medida que envelhecemos”, disse ele. “Mas quando se torna anormal, o risco de doença de Alzheimer aumenta. O que estamos a aprender é que algumas dessas mudanças que acontecem a nível molecular podem ser corrigidas – e isso dá-nos um caminho para potenciais tratamentos.”