پیشرفت های جدید علوم اعصاب در درمان بیماری های فراموشی و آلزایمر
دلیل فراموشی انسان و راه های جلوگیری از آن، چیست؟
آیا فراموشی فقط به خاطر اختلال در ساختمان مغز است و مغز کاملا سالم میتواند همه ی انواع فراموشی را از میان ببرد؟
حافظه و فراموشی، محصول جوانب مختلفی است. سلامت مغز یکی از این جنبه ها است ولی به این سادگی هم نیست. مغز سالم خودش عامل فراموشی هم هست یعنی اطلاعات و داده ها و رویاهایی- که معمولا در زندگی روزمره مورد استفاده نیست- به وسیله ی مغز سالم به عنوان ابزار هوشمندی مادی، به دست فراموشی سپرده میشود.
نه فقط سلامت حافظه منحصر به بهبود مغز نیست بلکه مغز سالم خودش عامل برخی از فراموشی ها است.(توصیه میشود به مقاله ی نورون های MCH، پایانی بر سرآغاز!درهمین کانال مراجعه شود.)با وجود همه ی این پارادوکس ها مغز سالم یکی ازعواملی است که زندگی انسان را بهبود میبخشد و در نگهداری از اطلاعاتی- که برای زندگی روزمره ی ما مفید است- کار میکند.
پژوهش های علمی امروز با نگاه بر محتویات موجود در مغز و ابزار هوشمندی، تلاش میکند قدرت حافظه را افزایش دهد و انسان را در برابر برخی بیماری های تخریبی مغز- که منجر به فراموشی گسترده کارهای معمول روزانه میشود- مقاوم کند.
امروز دست دانشمندان علوم اعصاب در جستجوی ریزترین اجزای مغز و بررسی کارکرد آن از طریق تصویربرداری های عملکردی، بسیار باز است. ام آر آی ها با تسلای بالا می تواند ریزترین اجزای مغز را شناسایی کند و قدرت انسان در دستکاری و تحریک انتخابی نورون های مغز از طریق روش های تحریکی مانند اپتوژنتیک و...، بسیار گسترده شده است.
این تلاش های ارزشمند انسان را امیدوار کرده است به زودی بر بیماری خطرناک آلزایمر و دمانس غلبه کند ولی آنچه در این پژوش ها کمرنگ است ابعاد دیگر دخیل در حافظه است که گاهی در دسترس مستقیم دانشمندان علوم اعصاب نیست و نادیده گرفته میشود؛ هرچند تاثیر آن بر حافظه کمتر از سلامت مغز نیست. عوامل دخیل و تاثیر گذاری که نه فقط در کنار مغز، بر قدرت حافظه و یادآوری تاثیر میگذارد بلکه حیات و وجود و قدرت سلول های مغزی بر انتقال پیام، وابسته ی به برخی از آنها به عنوان منبع و علت اطلاعات، در کیهان مادی است.
علایم اولیه دمانس فرونتوتمپورال(نوعی از اختلالات فراموشی) که در اورگانوئید مغزی مجزا دیده شده است. (اورگانوئیدهای مغزی، مغزهای مصنوعی است که با تحریک سلول ها بنیادی در لوله ی آزمایشگاه، ساخته میشود.)
پژوهشگران، تخریبی را- که در دمانس فرونتوتمپرال مشاهده میشود- در مدل های اورگانوئید مغزی ایجاد میکنند. این مطالعه، از یک داروی آزمایشگاهی- که در درمان بیماری کرون به کار میرود- استفاده میکند تا شاید از مرگ سلولی مرتبط با دمانس فرونتوتمپورال جلوگیری کند. این نوع دمانس گروهی از بیماری های کشنده و ناتوان کننده هستند که درمانی برای آن نیست.
در مقاله ی 26 جولای در مجله ی سلول پژوهشگرانموانت سینایی توضیح میدهند چگونه آنها توانسته اند با انواع خاصی از اورگانوئیدهای مغزی در حال رشد در لوله ی آزمایشگاه، تخریب وسیعی را ایجاد کنند که در نوعی از این بیماری، بیشتر از همه مطالعه شده است. این نوع از بیماری با جهش ژنتیکی در پروتئین تاو ایجاد میشود و این پروتئین، کلید تشخیصی بیماری آلزایمر و دیگر دمانس هاست. با مطالعه ی این اورگانوئیدها دانشمندان کشف کردند چگونه پروتئین جهش یافته ی تاو، ممکن است باعث مرگ نوع خاصی از سلول ها شود که به عنوان موارد مستعد کننده دمانس فرونتوتمپورال شناخته میشوند.
همچنین نشان داده شد که این دانشمندان می توانند با پردازش اورگانوئید با دارویی تجربی- که برای درمان بیماری کرون ساخته شده است- از این پیشرفت جلوگیری کنند. دمانس فرونتوتمپورال، یک بیماری ناتوان کننده و تحلیل برنده برای بیماران و دوستان و همراهان آنها است. درک علت های دمانس ممکن است دشوار باشد زیرا بیشتر تخریب مغز، خیلی قبل از اینکه علایم ایجاد شود رخ میدهد. این مانند آن است که گره های موجود در یک صحنه ی جنایت را پیش از وقوع جنایت، باز کنی!
آلیسون ام مدیر در مرکز بیماری آلزایمر در مونت سینایی می گوید: در این مطالعه ما توانستیم جنبه های مختلف پاتولوژی پروتئین تاو موجود در مغز بیماران دچار جهش V337M را مدلسازی کنیم. نتایج ما تغییرات ترجمه ای خیلی ابتدایی و پروتئومی را شناساسایی کرد که منجر به شکل گیری پاتولوژی تاو و مرگ سلولی میشود. هدف ما کمک به پژوهشگران است تا درمان های افسانه ای علیه این دمانس داشته باشند و از رنج بیماران و همراهان آنها بکاهند.
دمانس فرونتوتمپورال یک شکل نادر از دمانس است که معمولا بین سنین 40 تا 60 سال شروع میشود. این دمانس بر بخش جلویی و کناری مغز، تاثیر میگذارد و منجر به تغییرات رفتاری و دشواری در تکلم و تفکر میشود. مطالعه به وسیله کاترین باولس در آزمایشگاه گوت در مونت سینایی مدیریت شد. او با دانشمندان در موسسه ی سلول بنیادی نورال در رنسلر در نیویورک و دانشگاه سوترن کالیفرنیا همکاری میکرد. این پژوهشگران هزاران اورگانوئید مغزی را از سلول های بنیادین با قابلیت فراوان pluripotent stem cells (iPSCs). تولید کردند.
این سلول های بنیادی با برنامه نویسی مجدد ژنتیکی و شیمیایی سلول های خون و پوست فرد دگرگون می شود و به سلولهای بنیادی نوزاد تبدیل میشود و این قابلیت را دارد که به هر سلول در بدن تبدیل شود.(برای بررسی بیشتر سلول های بنیادی و توانایی آنها در تبدیل به دیگر سلول ها به مقاله یدر همین کانال مراجعه شود.) از این سلول های بنیادی NSCI هزاران اورگانوئید مغزی سه بعدی تولید شد که رشد و تکامل ابتدایی قشر مغز را برای مطالعه ی فوری با گروه های علمی همکار، تقلید میکرد.
سالی تمپل مدیر علمی NSCI و مولف ارشد مطالعه می گوید: سلول های بنیادی القا شده با قابلیت فراوان، وسایل قدرتمندی هستند. آنها به پژوهشگران اجازه میدهد هر بیماری منفردی را در لوله ی آزمایشگاه، مطالعه کنند. در این مطالعه ما توانستیم این اندیشه را در یک سطح ارتقا دهیم. با مرتبط کردن تکنولوژی iPSC-organoid با آنالیز فعالیت یک ژن منفرد با حجم بالا ما توانستیم نگاه بهتری بر چیزی داشته باشیم که ممکن است بر مغز یک بیمار در مراحل اولیه ی ایجاد بیماری در جریان باشد حتی پیش از آنکه علایم ایجاد شود. در این مطالعه پژوهشگران، رشد و ایجاد اورگانوئیدهایی را بررسی کردند که از سلول های بنیادی این بیماران گرفته شده بود و همه ی آنها جهش V337M را در پروتئین تاو داشت.
آنها این نتایج را با آن مواردی مقایسه کردند که در اورگانوئیهای کنترل ایزوژنتیک مشاهده شده بود. موارد کنترل از سلول های بنیادی بیمار مشتق شده بود که در آن جهش ایجاد کننده ی بیماری از طریق ژنتیکی، اصلاح شده بود. پس از 6 ماه رشد، علایم تخریب نورودژنرسانس در اورگانوئیدها مشاهده شد.
مهمتر اینکه اورگانوئیدهای مشتق شده از سلول بیمار، نورون های تحریکی کمتری در مقایسه با مواردی- که از سلول های کنترل مشتق شده بود- داشت و این نشان میدهد که جهش پروتئین تاو برای ایجاد سطوح بالاتر مرگ سلولی این نوع از نورون ها کافی است. نورون های تحریکی معمولا در پاسخ به ماده ی شیمیایی عصبی گلوتامات، فعال میشود و به نظر میرسد در سطوح بالای غیر طبیعی آن در فرونتوتمپورال دمانشیا بمیرند.
اورگانوئیدهای مشتق شده از بیمار همچنین سطوح بالاتری از انواع زیان بار پروتئین تاو و سطوح بالاتری از التهاب دارد. دکتر باولس میگوید: مرگ سلول عصبی تحریکی، رسوبات پروتئین تاو و التهاب، نشانه های اصلی نوعی از تخریب هستند که در بسیاری از اشکال دمانس فرونتوتمپرال مشاهده میشود. ما میخواستیم ببینیم بعد از آن چه میشود. فرایندهای مولکولی و سلولی که قبل از پیدایش نشانه های بیماری رخ میدهد چه هستند؟
پژوهشگران، کلیدهایی را با امتحان اورگانوئیدهای دو ماهه و چهار ماهه به دست آوردند. برای نمونه اورگانوئید جهش یافته ی دو ماهه به نظر میرسد سطوح بالای فشار سلولی را تحمل میکند؛ در حالی که موارد چهار ماهه مشکلاتی را با اتوفاژی یا چرخه ی دوباره ی پروتیئن ها داشتند. نتایج همچنین پیشنهاد داد طی ماه های ابتدایی، نورون های تحریکی در اورگانوئید، سریع تر از موارد کنترل، بالغ شدند. تجربیات دیگر مطرح کرد بسیاری از این تغییرات، ممکن است واسطه های شیمیایی واکنش پیچیده ی بین تاو جهش یافته، ژن نورون های تحریکی و ELAVL4 یعنی پروتئینی- که فعالیت ژنها را با اتصال به ریبونوکئیک اسید RNA کنترل میکند- بوده باشد.
دکتر باولز میگوید: نتایج ما پیشنهاد می دهد که تاو جهش یافته ی V337M، چرخه و سیکل معیوبی را در مغز، آغاز میکند و نورون های تحریکی را زیر فشار زیاد قرار میدهد. این، تولید پروتئین های جدیدی را- که برای بلوغ لازم است- تسریع می کند ولی از رسوب پروتئین هایی که جایگزین شده اند جلوگیری میکند.
این مطالعه روی اورگانوئیدها به دانشمندان امکان میدهد کشف کنند چگونه پروتئین تاو جهش یافته، ممکن است باعث مرگ دسته ی خاصی از نورون ها شود - که در فرونتو تمپورال دمانس حساس هستند-. آزمایشات، بیشتر از این ایده حمایت میکند. برای نمونه نورون های تحریکی در اورگانوئید جهش یافته در مقایسه با اوگانوئید های کنترل، کمتر احتمال دارد در حضور سطوح سمی گلوتامات، زنده بمانند.
پژوهشگران فهمیدند این میتواند با آپیلیمود مهار شود.
آپیلیمود داروی تجربی است که برای تغییر سیستم چرخه ای پروتئین در سلول طراحی شده است. به بیان دیگر پژوهشگران دیدند در زمانی که نمونه ها را با آپیلیمود پردازش کردند، تفاوتی در سطوح مرگ سلولی که با گلوتامات القا شده است بین اورگانوئیدهای کنترل و جهش یافته نیست.
دکتر گوت میگوید: با کمک وسایلی مانند اورگانوئیدهای مغزی ما میتوانیم مدلسازی کنیم و دلایل دمانس را بفهمیم. و این امید هست که روزی بتوانیم درمان های سودمندی را برای دمانس فرونتوتمپورال و دیگر بیماری های دلخراش تخریبی سیستم عصبی پیدا کنیم.
