نقشه ۶.۳ میلیون سلول مغزی برای رمزگشایی بیماریها
دانشمندان در مجموعهای از مطالعات نقشهای دقیق از فعالیت ژنها در قشر پیشپیشانی مغز تهیه کردهاند که میتواند به درک بهتر روند طبیعی رشد و پیری مغز و همچنین سازوکارهای مولکولی مرتبط با بیماریهایی مانند آلزایمر، پارکینسون و اسکیزوفرنی کمک کند.
به گزارش گروه ترجمه خبرگزاری برنا به نقل از رویترز، این پژوهشها در ۹ مطالعه جداگانه انجام شده و تغییرات رخداده در انواع سلولهای مغزی را در طول زمان بررسی کردهاند. پژوهشگران همچنین با شناسایی برخی فرآیندهای مولکولی مرتبط با اختلالات جدی مغزی گامی در جهت یافتن اهداف احتمالی برای درمانهای آینده برداشتهاند.
قشر پیشپیشانی یا Prefrontal Cortex بخش جلویی لایه بیرونی مغز است که در پشت پیشانی قرار دارد. این ناحیه در برنامهریزی، تصمیمگیری، تنظیم احساسات و سازگار کردن رفتار با شرایط مختلف نقش دارد. قشر پیشپیشانی همچنین از بخشهایی از مغز است که تحت تاثیر افزایش سن قرار میگیرد و عملکرد آن در بسیاری از اختلالات روانپزشکی و بیماریهای تخریبکننده عصبی دچار تغییر میشود.
بررسی بیش از ۶.۳ میلیون سلول مغزی
پژوهشگران فعالیت ژنها را در هسته بیش از ۶.۳ میلیون سلول مغزی بررسی کردند. این سلولها شامل نورونها، سلولهای ایمنی، سلولهای مرتبط با رگهای خونی و سلولهای پشتیبان بودند که به حفظ عملکرد مغز کمک میکنند.
نمونههای مورد بررسی از ۱٬۴۹۴ فرد فوتشده به دست آمده بود. سن این افراد از دوران نوزادی تا ۱۰۸ سالگی متغیر بود و نمونههایی از افراد با پیشینههای ژنتیکی مختلف در این مجموعه قرار داشتند.
در میان اهداکنندگان هم افرادی بدون تشخیص بیماری مغزی وجود داشتند و هم افرادی که به بیماریهایی مانند آلزایمر، پارکینسون، زوال عقل با اجسام لویی، زوال عقل عروقی، اسکیزوفرنی و اختلال دوقطبی مبتلا بودند.
پژوهشگران با مقایسه این نمونهها الگوهایی را شناسایی کردند که در چند بیماری مشترک بودند و در کنار آنها تغییرات اختصاصی هر یک از اختلالات را نیز یافتند.
پانوس روسوس، مدیر مرکز ژنومیک بیماریهای عصبی در دانشکده پزشکی ایکان در مونتسینای نیویورک و یکی از رهبران این پژوهش گفت: این مطالعات در کنار یکدیگر به توضیح این موضوع کمک میکنند که تغییرات مرتبط با بیماری در کدام بخشها رخ میدهند و کدام فرآیندهای زیستی نیازمند بررسی دقیقتر هستند.
او افزود: یک درمان موثر باید فرآیند زیستی درست را در سلولهای درست تحت تاثیر قرار دهد و این نقشه میتواند دامنه جستوجو برای اهداف درمانی را محدودتر کند. به گفته روسوس، این نقشه میتواند جمعیتهای سلولی آسیبپذیر را شناسایی کند، فرآیندهای مرتبط با حفظ عملکرد مغز را نشان دهد و به پژوهشگران در انتخاب اهداف درمانی احتمالی برای آزمایش کمک کند.
این پروژه در قالب کنسرسیوم پژوهشی PsychAD و با حمایت موسسه ملی سالمندی آمریکا زیرمجموعه مؤسسه ملی سلامت آمریکا انجام شده است.
شباهت مولکولی میان بیماریهای مغزی
یکی از یافتههای این پژوهش وجود شباهتهای قابلتوجه در فعالیت ژنها میان برخی بیماریهای عصبی بود.
بر اساس نتایج آلزایمر، بیماری اجسام لویی، زوال عقل عروقی و پارکینسون شباهتهای قابلتوجهی در فعالیت ژنهای مرتبط با رشد سلولهای عصبی، ارتباط میان نورونها و زیستشناسی رگهای خونی نشان دادند.
پژوهشگران همچنین مسیرهای زیستی مشترکی میان بیماری آلزایمر و پارکینسون را در میکروگلیاها شناسایی کردند. میکروگلیاها سلولهای ایمنی مقیم مغز هستند و در پاسخهای ایمنی و حفظ محیط عصبی نقش دارند.
این شباهتها میتواند به شناسایی فرآیندهای زیستی مشترکی کمک کند که در چند بیماری عصبی تحت تاثیر قرار میگیرند.
مغز تا حدود ۲۴ سالگی تغییرات گستردهای دارد
مقایسه نمونههای مغزی افراد در سنین مختلف نشان داد که فعالیتهای مولکولی در دوران رشد تا رسیدن به بزرگسالی تغییرات گستردهای دارد. پس از آن بسیاری از این الگوها در بخش عمده دوران بزرگسالی نسبتا پایدار میشوند و در سالهای پایانی زندگی بار دیگر تغییرات گستردهتری مشاهده میشود؛ بهویژه در سلولهای ایمنی و سلولهای پشتیبان مغز.
پژوهشگران حدود ۲۴ سالگی را بهعنوان یک نقطه گذار شناسایی کردند که پس از آن، بیشتر انواع سلولهای موجود در این ناحیه از مغز الگوهای نسبتا پایدارتری پیدا میکنند.
روسوس تاکید کرد که این یافته به معنای آن نیست که مغز دقیقاً در روز تولد ۲۴ سالگی رشد خود را متوقف میکند یا از این سن روند زوال مغز آغاز میشود. به گفته او جنبههای دیگری از زیستشناسی مغز همچنان در طول زندگی تغییر میکنند.
این نقشه مولکولی میتواند به پژوهشگران کمک کند تا تغییرات مربوط به پیری طبیعی را از تغییراتی که به بیماریهای مغزی مربوط هستند، بهتر تفکیک کنند.
شناسایی نشانههای مرتبط با حفظ توانایی شناختی
پژوهشگران همچنین الگوهای سلولی مرتبط با تفاوتهای شناختی و افسردگی همراه با بیماری آلزایمر را شناسایی کردند.
برای نمونه افرادی که با وجود داشتن میزان قابلتوجهی از آسیبهای مرتبط با آلزایمر، تواناییهای شناختی خود را تا حد زیادی حفظ کرده بودند، در برخی فرآیندهای مرتبط با تأمین و مصرف انرژی در سلولهای مغزی تفاوتهایی نشان دادند.
روسوس گفت این یافتهها سرنخهایی درباره سازوکارهای احتمالی ایجاد مقاومت یا محافظت در برابر آسیبهای بیماری ارائه میکنند؛ سازوکارهایی که برای تایید و شناخت دقیقتر، به مطالعات بیشتری نیاز دارند.
ارتباط خطر ژنتیکی با سلولها و ژنهای خاص
در بخش دیگری از این پژوهش، دانشمندان خطر ژنتیکی ارثی مرتبط با برخی اختلالات را به ژنها و انواع خاصی از سلولهای مغزی مرتبط کردند.
آنها همچنین تاثیرات ژنتیکی بر فعالیت بیش از ۱۴ هزار ژن را نقشهبرداری کردند. این اطلاعات میتواند نشان دهد که چگونه تفاوتهای ژنتیکی افراد بر فعالیت ژنها در انواع مختلف سلولهای مغزی اثر میگذارد و در نتیجه، احتمال بروز برخی بیماریها را تحت تاثیر قرار میدهد.
تغییر ساعت زیستی مغز با افزایش سن
پژوهشگران علاوه بر بررسی تغییرات مرتبط با سن و بیماری، الگوهای روزانه فعالیت ژنها را نیز بازسازی کردند. برای این کار، نمونههای مغزی افرادی را که در ساعات مختلف شبانهروز فوت کرده بودند، با یکدیگر مقایسه کردند.
در افراد جوان و میانسال ژنهای مرتبط با ساعت زیستی الگوهای هماهنگی را در نورونها نشان میدادند. با افزایش سن، این الگوها ضعیفتر و هماهنگی آنها کمتر شد.
به گفته روسوس این یافته نشان میدهد که افزایش سن میتواند نحوه سازماندهی ریتمهای زیستی روزانه در مغز را تغییر دهد. اینکه آیا بازگرداندن یا تقویت این ریتمها میتواند به بهبود سلامت مغز کمک کند یا خیر، یکی از پرسشهای مهم برای پژوهشهای آینده خواهد بود.
حرکت به سوی درمانهای شخصیسازیشده
پژوهشگران برای اهداکنندگان مبتلا به آلزایمر، پروفایلهای مولکولی اختصاصی تهیه کردند و تفاوتهایی را در تنظیم فعالیت ژنها و همچنین تعاملات پیشبینیشده میان انواع مختلف سلولهای مغزی شناسایی کردند.
این یافته نشان میدهد که حتی در میان افرادی که یک تشخیص یکسان، مانند آلزایمر، دارند صممکن است تفاوتهای قابلتوجهی در فرآیندهای زیستی مرتبط با بیماری وجود داشته باشد.
روسوس گفت این تفاوتها میتواند به توضیح تنوع زیستی میان افراد مبتلا به یک بیماری مشابه کمک کند و زمینهای برای بررسی راهبردهای درمان شخصیسازیشده فراهم آورد.
انتهای پیام/
