Forskare vid Johns Hopkins Medicine har upptäckt mikroskopiska nanotubkanaler i hjärnan som neuroner använder för att överföra toxiska molekyler, vilket potentiellt sprider skadliga proteiner kopplade till Alzheimers sjukdom. Resultaten, baserade på experiment med genetiskt modifierade möss, tyder på att dessa strukturer ökar tidigt i sjukdomsmodeller. Studien ger nya insikter i neurodegenerativa sjukdomar och möjliga terapeutiska mål.
Forskare vid Johns Hopkins Medicine har avslöjat hur däggdjurshjärnor bildar intrikata nätverk av små rör, kallade dendritiska nanotuber, för att flytta toxiner in och ut ur neuroner, liknande pneumatiska rör i fabriker. Dessa nanotuber hjälper främst till att avlägsna toxiska små molekyler, såsom amyloid-beta, som kan bilda klibbiga plack typiska för Alzheimers sjukdom.
Forskningen, publicerad den 2 oktober 2025 i Science, använde genetiskt modifierade möss och avancerade bildverktyg, finansierade av National Institutes of Health. Genom att observera hjärnvävnadsprover med högupplöst mikroskopi och live-cell imaging såg teamet hur neuroner sträckte ut långa, smala förbindelser mellan dendriter för att transportera material.
"Cellerna måste bli av med toxiska molekyler, och genom att producera en nanotub kan de sedan överföra denna toxiska molekyl till en grannecell," sa korresponderande författare Hyungbae Kwon, associerad professor i neurovetenskap vid Johns Hopkins University School of Medicine. "Tyvärr leder detta också till spridning av skadliga proteiner till andra områden i hjärnan."
Hos möss som konstruerats för att utveckla Alzheimers-liknande amyloidansamling ökade antalet nanotuber vid tre månaders ålder—när symtom saknades—jämfört med friska möss i samma ålder. Vid sex månader utjämnades nanotubräkningarna mellan grupperna. Liknande nanotubstrukturer identifierades i humana neuroner från en offentlig elektronmikroskopdatabas.
"De långa och smala kolumnliknande strukturerna hos dessa dendritiska nanotuber hjälper till att överföra information snabbt från neuron till neuron," tillade Kwon. Teamet planerar framtida experiment för att utforska nanotubnätverk i andra typer av hjärnceller och manipulera deras bildning för potentiella behandlingar. "När vi utformar en potentiell behandling baserad på detta arbete kan vi rikta in oss på hur nanotuber produceras—antingen genom att öka eller minska deras bildning—enligt sjukdomens stadium," noterade Kwon.
Ytterligare bidragsgivare inkluderar Minhyeok Chang, Sarah Krüssel, Juhyun Kim, Daniel Lee, Alec Merodio och Jaeyoung Kwon från Johns Hopkins, samt Laxmi Kumar Parajuli och Shigeo Okabe från University of Tokyo.