عصر ایران - مغز انسان در بازسازی نورون هایی که بر اثر بیماری هایی مانند آلزایمر از بین می روند، توان محدودی دارد. اگرچه درمان های موجود می توانند روند پیشرفت بیماری را تا حدی کند کنند، اما در حال حاضر قادر نیستند کاهش توانایی های شناختی ناشی از آلزایمر را معکوس کنند. اکنون پژوهشی جدید، رویکردی متفاوت را برای بازسازی سلول های عصبی از دست رفته مطرح کرده است؛ رویکردی که در آزمایش های اولیه توانسته نورون های جدید ایجاد کند، مدارهای عصبی را بازسازی کند و عملکرد شناختی موش های مبتلا به بیماری آلزایمر را بهبود دهد.
این مطالعه که در مجله Cell Biomaterials از مجموعه Cell Press منتشر شده، روی فناوری ای به نام «نانو-ایریزر» (Nano-ERASER) تمرکز دارد؛ یک سامانه نانوژل پلیمری مهندسی شده که می تواند با استفاده از آنتی بادی ها، پروتئین های هدف را در سلول ها تخریب کند.
پژوهشگران به سرپرستی پی شنگ شو (Peisheng Xu)، استاد داروسازی در دانشگاه کارولینای جنوبی، نشان داده اند که این فناوری می تواند از سد خونی-مغزی عبور کرده و خود را به سلول هایی به نام آستروسیت برساند؛ سلول هایی ستاره ای شکل که تعداد زیادی از آنها در سیستم عصبی مرکزی وجود دارند و نقش مهمی در پشتیبانی از نورون ها ایفا می کنند.
یکی از نکات کلیدی این پژوهش، پروتئینی به نام PTBP1 است. نانو-ایریزر پس از ورود به آستروسیت ها، آنتی بادی هایی را به کار می گیرد که این پروتئین را هدف قرار داده و تجزیه می کنند.
کاهش PTBP1 باعث می شود آستروسیت ها مسیر متفاوتی را در پیش بگیرند و به نورون های جدید تبدیل شوند. به این ترتیب، پژوهشگران به جای آنکه صرفا از نورون های باقی مانده محافظت کنند، تلاش کرده اند از سلول های موجود در مغز برای ساخت سلول های عصبی تازه استفاده کنند.
پژوهشگران در آزمایش های خود ابتدا نانو-ایریزر را روی کشت سلول های آستروسیت انسانی و همچنین ارگانوئیدهای مغزی انسانی آزمایش کردند. این ارگانوئیدها به گونه ای طراحی شده بودند که برخی ویژگی های مغز مبتلا به آلزایمر را شبیه سازی کنند.
در هر دو مدل، سطح پروتئین PTBP1 کاهش پیدا کرد و آستروسیت ها به نورون تبدیل شدند. آزمایش های بعدی نیز نشان داد که نورون های جدید تنها از نظر ظاهری شبیه نورون نیستند، بلکه عملکردی هستند و می توانند در شبکه عصبی فعالیت کنند.
به گفته پی شنگ شو، یکی از نکات مهم این مطالعه آن است که نورون های تازه ساخته شده توانستند بالغ شوند و زنده بمانند. همچنین مغز موش هایی که تحت درمان قرار گرفته بودند، تراکم نورونی بسیار بیشتری نسبت به حیوانات درمان نشده نشان داد.
اما آزمایش ها به ایجاد نورون های جدید محدود نشد.
پژوهشگران نانو-ایریزر را روی موش های مبتلا به آلزایمر آزمایش کردند و حیوانات را طی چند هفته مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد مهارت آنها در ساخت لانه، که یکی از رفتارهای مورد استفاده برای ارزیابی عملکرد شناختی موش هاست، بهبود پیدا کرد.
آنها همچنین در آزمون هزارتوی آبی عملکرد بهتری داشتند و توانستند مسیر را موثرتر از قبل پیدا کنند؛ نتیجه ای که پژوهشگران آن را نشانه ای از بهبود توانایی های یادگیری و حافظه می دانند.
تصویربرداری و بررسی بافت مغز حیوانات نیز نتایج جالبی داشت. مغز موش های تحت درمان، افزون بر افزایش تراکم نورون ها، کاهش التهاب عصبی و همچنین کاهش تجمع پروتئین آمیلوئید بتا را نشان داد.
تجمع آمیلوئید بتا یکی از ویژگی های شناخته شده بیماری آلزایمر است و به همین دلیل، مشاهده کاهش آن در مغز موش های درمان شده توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده است.
شو می گوید پس از تنها دو تزریق، تفاوت رفتاری میان موش های درمان شده و درمان نشده قابل مشاهده بود. به گفته او، حتی پس از یک تزریق نیز پژوهشگران تفاوت هایی را در رفتار حیوانات مشاهده کردند.
یکی از ویژگی های مهم این روش، نحوه برنامه ریزی مجدد سلول هاست. فناوری هایی مانند CRISPR با ایجاد تغییرات در دی ان ای می توانند فعالیت یا ویژگی های سلول ها را تغییر دهند، اما نانو-ایریزر مستقیما دی ان ای را دستکاری نمی کند.
در این روش، تغییر وضعیت سلول از طریق هدف قرار دادن یک پروتئین انجام می شود و برنامه ریزی مجدد سلولی نیز قابل برگشت است.
پژوهشگران امیدوارند این ویژگی بتواند در آینده از برخی عوارض احتمالی ناشی از تغییرات ژنتیکی جلوگیری کند. شو معتقد است این رویکرد می تواند از نظر اثربخشی و ایمنی، مزایایی نسبت به روش هایی داشته باشد که تغییرات مستقیم در سطح ژنتیکی ایجاد می کنند؛ هرچند اثبات چنین مزیتی به آزمایش های بسیار بیشتری نیاز دارد.
یکی از دلایل اهمیت این مطالعه، بحثی است که در سال های اخیر درباره نقش PTBP1 در بازسازی نورون ها وجود داشته است. پژوهش های قبلی درباره اینکه آیا کاهش PTBP1 به تنهایی می تواند در موجود زنده باعث بازسازی نورون ها شود یا خیر، نتایج و تفسیرهای متفاوتی داشته اند.
مطالعه جدید نشان می دهد که استفاده از یک سامانه نانوذراتی برای رساندن هدفمند این فرایند به سلول های مغزی، دست کم در مدل های آزمایشگاهی و موش ها، می تواند به ایجاد نورون های جدید و تغییرات قابل اندازه گیری در عملکرد مغز منجر شود.
به بیان ساده، این رویکرد به جای آنکه فقط با پیامدهای از دست رفتن نورون ها مقابله کند، تلاش می کند سلول های موجود در مغز را به منبعی برای تولید نورون های جدید تبدیل کند.
با وجود نتایج امیدوارکننده، هنوز فاصله زیادی میان این آزمایش ها و یک درمان واقعی برای بیماران مبتلا به آلزایمر وجود دارد.
این پژوهش در حال حاضر نشان نمی دهد که نانو-ایریزر می تواند آلزایمر را در انسان درمان کند. نتایج مشاهده شده در کشت سلولی، ارگانوئیدهای مغزی و موش ها باید در مطالعات بزرگ تر و طولانی مدت تکرار و تایید شوند.
پژوهشگران نیز برای ادامه مسیر قصد دارند اثربخشی این فناوری را در بازه های زمانی طولانی تر بررسی کنند و آن را روی نخستی های غیرانسانی آزمایش کنند. در صورت موفقیت این مراحل و تایید ایمنی، هدف نهایی حرکت به سمت آزمایش های بالینی انسانی خواهد بود.
در نتیجه، نانو-ایریزر را در حال حاضر باید یک فناوری تحقیقاتی و امیدوارکننده برای بازسازی عصبی دانست، نه درمان اثبات شده آلزایمر.
با این حال، اگر نتایج مطالعات آینده تایید شوند، این فناوری می تواند مسیر متفاوتی را در درمان بیماری های تحلیل برنده عصبی باز کند؛ مسیری که در آن هدف تنها جلوگیری از آسیب بیشتر نیست، بلکه تلاش برای بازسازی نورون های از دست رفته و بازگرداندن بخشی از عملکرد شبکه عصبی نیز مطرح می شود.
به گفته شو، پیشرفت این فناوری تا مرحله استفاده بالینی می تواند امید تازه ای برای بیماران مبتلا به آلزایمر ایجاد کند.
تنظیم و ترجمه: محمدمهدی حیدرپور