کشف بیش از ۱۵۰ سوئیچ ژنتیکی مرتبط با آلزایمر در سلولهای مغز
کشف بیش از ۱۵۰ سوئیچ ژنتیکی مرتبط با آلزایمر در سلولهای مغز
بخشهایی از دیانای انسان که وظیفه کُدگذاری ژنها را بر عهده ندارند، ممکن است در فعال یا غیرفعال شدن ژنهای مرتبط با بیماری آلزایمر نقش تعیینکنندهای ایفا کنند. پژوهشگران در مطالعهای جدید، بیش از ۱۵۰ سیگنال کنترلی مؤثر بر فعالیت ژنها را در نوعی از سلولهای تخصصی مغز به نام آستروسیتها شناسایی کردهاند؛ سلولهایی که نقشی کلیدی در سلامت نورونها دارند.
به گزارش نیوزلن و به نقل از Sciencealert، آستروسیتها پشتیبانی حیاتی از نورونهایی را بر عهده دارند که معمولاً در روند ابتلا به آلزایمر دچار آسیب میشوند. پیشتر نیز ارتباط این سلولها با آلزایمر مطرح شده بود و شواهد نشان میدهد آستروسیتها نهتنها ممکن است کارکرد حمایتی خود را از دست بدهند، بلکه در شرایطی میتوانند به عاملی آسیبزا تبدیل شوند.
این پژوهش که توسط تیمی از دانشگاه UNSW استرالیا هدایت شده است، میتواند درک عمیقتری از دلایل اختلال عملکرد آستروسیتها و شکلگیری زمینههای ابتلا به آلزایمر ارائه دهد و در نهایت مسیرهایی تازه برای ترمیم یا مداخله درمانی پیش روی دانشمندان بگذارد.
یافتههای این تحقیق شامل شناسایی توالیهایی موسوم به «تقویتکنندهها» است؛ عناصری که مانند کلیدهای کنترلی، میزان بیان ژنها را افزایش میدهند. همچنین، تعاملات تنظیمی میان این تقویتکنندهها و ژنهایی که تحت کنترل آنها قرار دارند، مورد بررسی قرار گرفته است.
تقویتکنندهها عمدتاً در بخش غیرکدکننده دیانای قرار دارند؛ ناحیهای که گاهی به اشتباه «دیانای زائد» نامیده میشود. اگرچه در این بخش ژن مستقیمی وجود ندارد، اما مملو از سازوکارهای کنترلی است که فعالیت ژنها را تنظیم میکنند.
ایرینا ووینگو، زیستشناس مولکولی در دانشگاه نیو ساوت ولز، در اینباره توضیح میدهد: «زمانی که پژوهشگران به دنبال تغییرات ژنتیکی مرتبط با بیماریهایی مانند فشار خون بالا، دیابت یا اختلالات عصبی و روانپزشکی نظیر آلزایمر هستند، اغلب با تغییراتی مواجه میشوند که نه درون ژنها، بلکه در فواصل میان آنها قرار دارند.»
تقویتکنندهها لزوماً نزدیک ژنهایی که تحت تأثیر قرار میدهند، نیستند
در این مطالعه، محققان از ابزاری ژنتیکی به نام CRISPRi استفاده کردند؛ روشی که امکان خاموشسازی موقت بخشهایی از دیانای را بدون ایجاد برش دائمی فراهم میکند. این فناوری روی آستروسیتهای پرورشیافته در محیط آزمایشگاه به کار گرفته شد و عملکرد نزدیک به هزار ناحیه دیانای که احتمال میرفت حاوی تقویتکننده باشند، مورد ارزیابی قرار گرفت.
از آنجا که تقویتکنندهها معمولاً در فاصلهای دور از ژنهای هدف خود قرار دارند، شناسایی و بررسی آنها همواره دشوار بوده است. به همین دلیل، دستیابی به شواهد مستقیم از ارتباط و سیگنالدهی میان این عناصر در سراسر ژنوم، دستاوردی قابل توجه محسوب میشود.
نیکول گرین، متخصص ژنتیک مولکولی در دانشگاه UNSW، میگوید: «ما با استفاده از CRISPRi تقویتکنندههای بالقوه را در آستروسیتها خاموش کردیم تا ببینیم آیا تغییری در بیان ژنها ایجاد میشود یا خیر. هرجا چنین تغییری مشاهده شد، اطمینان پیدا کردیم که با یک تقویتکننده فعال مواجه هستیم و سپس توانستیم ژن یا ژنهای تحت کنترل آن را شناسایی کنیم.»
به گفته گرین این وضعیت در حدود ۱۵۰ مورد از تقویتکنندههای بررسیشده رخ داد و نکته مهم آن بود که بخش قابل توجهی از این تقویتکنندههای عملکردی، ژنهایی را تنظیم میکردند که به طور مستقیم با بیماری آلزایمر در ارتباط هستند.
اکنون با شناسایی این توالیها، میتوان از سامانههای هوش مصنوعی برای آموزش و کشف تقویتکنندههای بیشتر بهره گرفت. انتظار میرود در آینده، ترسیم این نقشههای پیچیده از «سیمکشی» دیانای با سرعت و دقت بیشتری انجام شود.
ووینگو در ادامه تأکید میکند: «در حال حاضر هنوز درباره روشهای درمانی صحبت نمیکنیم، اما بدون درک دقیق نقشه کنترلی ژنها، توسعه درمان ممکن نیست. این پژوهش دقیقاً چنین دید عمیقی را از مدارهای تنظیم ژن در آستروسیتها در اختیار ما قرار میدهد.»
البته باید توجه داشت که تقویتکنندههای شناساییشده در این پژوهش، بهطور خاص به آستروسیتها مربوط میشوند و انجام آزمایشهای بیشتر برای مشخص شدن نحوه عملکرد آنها در شرایطی مانند بیشفعالی آستروسیتها در آلزایمر، ضروری است.
بیماری آلزایمر ساختاری بسیار پیچیده دارد و اختلال در عملکرد آستروسیتها و ژنهای تنظیمکننده آنها تنها بخشی از یک تصویر بسیار گستردهتر به شمار میرود. با این حال، این مطالعه گامی مهم در مسیر شناخت ژنهای درگیر در آلزایمر و شیوههای تنظیم آنها برای محافظت از مغز در برابر این بیماری محسوب میشود.
