امید تازه برای درمان آلزایمر؛ آیا می توان سلول های پشتیبان مغز را به نورون تبدیل کرد؟

پژوهشگران در مطالعه ای جدید، روشی مبتنی بر فناوری نانو ارائه کرده اند که می تواند سلول های پشتیبان مغز را به سلول های عصبی تبدیل کند. این روش با هدف قرار دادن پروتئینی به نام PTBP1، توانسته است در مدل های آزمایشگاهی و موش های مبتلا به آلزایمر، نشانه هایی از بازسازی نورون ها و بهبود عملکرد شناختی ایجاد کند. با این حال، هنوز فاصله زیادی میان این یافته آزمایشگاهی و تبدیل شدن آن به یک درمان قابل استفاده برای انسان وجود دارد.

سلول های پشتیبان مغز چگونه می توانند به نورون تبدیل شوند؟

مغز فقط از نورون ها تشکیل نشده است. گروه بزرگی از سلول ها به نام سلول های گلیال در حفظ، تغذیه و محافظت از نورون ها نقش دارند. یکی از مهم ترین انواع این سلول ها آستروسیت نام دارد که به دلیل شکل ستاره مانند خود به این نام شناخته می شود.

آستروسیت ها در عملکرد طبیعی مغز نقش های متعددی دارند و در تنظیم محیط اطراف نورون ها، پشتیبانی از عملکرد عصبی و پاسخ به آسیب های مغزی مشارکت می کنند. ایده پژوهشگران این است که بخشی از این سلول ها ممکن است ظرفیت تغییر هویت سلولی داشته باشند و بتوان از این ظرفیت برای تولید نورون های جدید استفاده کرد.

این موضوع اهمیت زیادی دارد، زیرا مغز بالغ توانایی محدودی برای جایگزین کردن نورون های از دست رفته دارد. در بیماری هایی مانند آلزایمر که با از دست رفتن نورون ها و ارتباطات عصبی همراه هستند، بازسازی سلول های عصبی می تواند از نظر درمانی بسیار ارزشمند باشد.

نقش پروتئین PTBP1 در تبدیل آستروسیت به نورون چیست؟

PTBP1 یک پروتئین متصل شونده به RNA است که در تنظیم فرایند پردازش RNA و الگوهای بیان ژن نقش دارد. این پروتئین به حفظ ویژگی های غیر نورونی سلول کمک می کند و کاهش آن می تواند برخی برنامه های مولکولی مرتبط با هویت نورونی را فعال کند.

در پژوهش جدید، محققان به جای تغییر مستقیم DNA، تلاش کردند مقدار PTBP1 را در آستروسیت ها کاهش دهند. هدف این بود که با برداشتن این مانع مولکولی، سلول های پشتیبان مغز بتوانند به سمت یک هویت نورونی حرکت کنند.

اما این ایده کاملا بدون اختلاف علمی نیست. برخی مطالعات پیشین گزارش کرده بودند که کاهش PTBP1 می تواند آستروسیت ها را به نورون تبدیل کند، در حالی که پژوهش های دیگری نتوانستند این نتیجه را تکرار کنند و حتی در مدل های آلزایمر نیز بهبود مشخصی مشاهده نکردند. بنابراین، مطالعه جدید در واقع تلاش می کند یکی از همین اختلافات علمی را با روشی متفاوت برای کاهش PTBP1 بررسی کند.

فناوری Nano ERASER چگونه عمل می کند؟

یکی از مشکلات اصلی در درمان بیماری های مغزی، عبور دارو از سد خونی مغزی است. این سد از ورود بسیاری از مواد موجود در جریان خون به بافت مغز جلوگیری می کند و همین موضوع رساندن دارو به سلول های هدف را دشوار می سازد.

پژوهشگران برای حل این مشکل از فناوری Nano ERASER استفاده کردند. در این روش، آنتی بادی اختصاصی علیه PTBP1 درون یک نانو ژل پلیمری قرار می گیرد. این نانو ژل به گونه ای طراحی شده است که بتواند از سد خونی مغزی عبور کند و آنتی بادی را به داخل سلول های مورد نظر برساند.

پس از ورود به آستروسیت، آنتی بادی به PTBP1 متصل می شود و فرایندی به نام Trim Away را فعال می کند. در نتیجه، پروتئین هدف در داخل سلول تخریب می شود. مزیت این روش آن است که برخلاف روش هایی مانند CRISPR، برای کاهش PTBP1 نیازی به ایجاد تغییر دائمی در توالی DNA ندارد.

آیا این روش واقعا نورون جدید تولید می کند؟

برای پاسخ به این پرسش، پژوهشگران آزمایش های مختلفی انجام دادند. در سلول های آستروسیت انسانی، پس از دریافت درمان، تغییرات ظاهری و مولکولی مرتبط با سلول های عصبی مشاهده شد. سلول های تغییر یافته برخی نشانگرهای نورونی مانند MAP2 و NeuN را نشان دادند و شکل آنها نیز از حالت ستاره ای آستروسیت به شکل کشیده تر و دارای زائده های عصبی تغییر کرد.

محققان همچنین با استفاده از ثبت فعالیت الکتریکی سلول ها بررسی کردند که آیا این سلول های جدید فقط ظاهری شبیه نورون دارند یا واقعا می توانند فعالیت عصبی داشته باشند. نتایج آزمایش های الکتروفیزیولوژیک نشان داد که سلول های تبدیل شده توانایی ایجاد فعالیت الکتریکی هماهنگ و تشکیل شبکه های عصبی را دارند.

این آزمایش ها در ارگانوئیدهای مغزی انسانی نیز انجام شد. در مدل هایی که برای شبیه سازی برخی ویژگی های مرتبط با آلزایمر استفاده شده بودند، درمان با Nano ERASER با افزایش نشانگرهای نورونی و فعالیت عصبی همراه شد.

آیا این روش می تواند آلزایمر را درمان کند؟

نتایج به دست آمده در موش های مبتلا به مدل آلزایمر، یکی از جذاب ترین بخش های این پژوهش است. حیواناتی که این درمان را دریافت کردند، در برخی آزمون های مربوط به یادگیری، حافظه و عملکرد شناختی عملکرد بهتری نشان دادند.

بررسی بافت مغز نیز افزایش برخی جمعیت های نورونی، کاهش واکنش آستروسیت ها و کاهش بعضی شاخص های التهاب عصبی را نشان داد. در این مدل همچنین کاهش بار آمیلوئید بتا گزارش شد.

با وجود این نتایج، نمی توان گفت که دانشمندان اکنون درمان قطعی آلزایمر را پیدا کرده اند. مدل های حیوانی و سلولی، جایگزین آزمایش های بالینی روی انسان نیستند. همچنین مشخص نیست که نورون های تولید شده در مغز انسان بتوانند دقیقا مانند نورون های طبیعی عمل کنند و در بلند مدت نیز ایمن باقی بمانند.

مهم ترین محدودیت های این پژوهش چیست؟

تبدیل یک سلول به سلول عصبی در محیط آزمایشگاه با بازسازی یک شبکه عصبی پیچیده در مغز انسان تفاوت زیادی دارد. نورون ها فقط با تولید پیام عصبی کار نمی کنند، بلکه باید نوع مناسب ارتباط را با سلول های دیگر ایجاد کنند و در مدارهای پیچیده مغز به درستی ادغام شوند.

از طرف دیگر، مشخص نیست چه تعداد از آستروسیت ها باید به نورون تبدیل شوند و این تغییر در چه نواحی از مغز باید اتفاق بیفتد. تغییر بیش از حد یا اشتباه هویت سلولی نیز می تواند پیامدهای پیش بینی نشده ای داشته باشد.

موضوع مهم دیگر، اختلاف نتایج مطالعات قبلی درباره PTBP1 است. یک پژوهش در مدل های مختلف آلزایمر نشان داده بود که کاهش PTBP1 به تنهایی برای تبدیل آستروسیت ها به نورون و بهبود اختلالات شناختی کافی نیست. به همین دلیل، نتایج پژوهش جدید باید توسط گروه های مستقل و در مدل های بیشتر بررسی و تکرار شود.

نتیجه گیری

تبدیل آستروسیت ها به نورون با هدف قرار دادن پروتئین PTBP1، چشم انداز تازه ای برای بازسازی سلول های عصبی و مقابله با بیماری هایی مانند آلزایمر ایجاد کرده است. نتایج اولیه امیدوار کننده هستند، اما این روش هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارد و تا تبدیل شدن به یک درمان قطعی برای انسان، مسیر طولانی و مهمی از آزمایش های بالینی در پیش دارد.