تاریخ: 29 اکتبر 2021
منبع: دانشگاه کمبریج
خلاصه: برای اولین بار، محققان از داده‌های انسانی برای تعیین کمیت سرعت فرآیندهای مختلف که منجر به بیماری آلزایمر میشود استفاده کردند و دریافتند که این بیماری به روشی بسیار متفاوت ازآنچه قبلاً تصور می‌شد ایجاد میشود. نتایج آن‌ها می‌تواند پیامدهای مهمی برای ایجاد درمان‌های بالقوه داشته باشد.
گروه بین‌المللی به رهبری دانشگاه کمبریج دریافتند که بیماری آلزایمر به‌جای شروع از یک نقطه در مغز و شروع یک واکنش زنجیره‌ای که منجر به مرگ سلول‌های مغز میشود، آلزایمر زودتر به مناطق مختلف مغز می‌رسد. این‌که چقدر سریع این بیماری از طریق تولید خوشه‌های پروتئین سمی سلول‌های این مناطق را از بین می‌برد، سرعت پیشرفت کلی بیماری را محدود می‌کند.
محققان از نمونه‌های مغزی پس از مرگ بیماران مبتلا به آلزایمر و همچنین PET اسکن‌های گرفته‌شده از بیماران زنده که طیفی از اختلال شناختی خفیف تا بیماری آلزایمر کامل داشتند، برای ردیابی تجمع پروتئین تائو که یکی از دو پروتئین کلیدی دخیل در این شرایط است استفاده کردند.
در بیماری آلزایمر، پروتئین تائو و پروتئین دیگری به نام آمیلوئید بتا به شکل کلاف‌های رشته‌ای و پلاک – که درمجموع به‌عنوان انباشت شناخته می‌شوند – ایجاد می‌شوند و باعث مرگ سلول‌های مغز و کوچک شدن مغز می‌شوند. این امر منجر به از دست دادن حافظه، تغییرات شخصیتی و دشواری در انجام وظایف روزانه میشود.
با ترکیب پنج مجموعه داده مختلف و استفاده از آن‌ها در یک مدل ریاضی، محققان مشاهده کردند که مکانیسم کنترل‌کننده سرعت پیشرفت بیماری آلزایمر، تکثیر انباشت‌ها در مناطق جداگانه مغز است و نه گسترش انباشت‌ها از یک منطقه به منطقه دیگر.
نتایجی که در مجله Science Advances گزارش شده است، راه‌های جدیدی را برای درک پیشرفت آلزایمر و سایر بیماری‌های عصبی و راه‌های جدیدی برای توسعه درمان‌های آینده باز می‌کند.
برای مدت ها، فرآیندهای درون مغز که منجر به بیماری آلزایمر می‌شوند با استفاده از عباراتی مانند «آبشار» و «واکنش زنجیره‌ای» توصیف شده‌اند. مطالعه این بیماری دشوار است، زیرا طی دهه‌ها ایجاد میشود و تشخیص قطعی تنها پس از بررسی نمونه‌های بافت مغز پس از مرگ می‌تواند داده شود.
برای سال‌ها، محققان برای مطالعه این بیماری عمدتاً بر مدل‌های حیوانی تکیه کرده‌اند. نتایج حاصل از مطالعه موش‌ها نشان داد که بیماری آلزایمر به‌سرعت گسترش می‌یابد، زیرا خوشه‌های پروتئین سمی بخش‌های مختلف مغز را فرامی‌گیرند.
ردیابی آلزایمر در بیماران
دکتر جورج میسل از دپارتمان شیمی کمبریج، نویسنده اول مقاله، می‌گوید: «باور بر این بود که آلزایمر به روشی شبیه به بسیاری از سرطان‌ها ایجاد میشود: توده‌ها در یک ناحیه تشکیل می‌شوند و سپس در مغز پخش می‌شوند؛ اما در عوض، متوجه شدیم که وقتی آلزایمر شروع میشود، تجمع‌هایی در چندین ناحیه مغز وجود دارد و بنابراین تلاش برای جلوگیری از گسترش بین مناطق کمک چندانی به کند کردن سیر این بیماری نمی‌کند».
این اولین باری است که از داده‌های انسانی برای ردیابی فرآیندهایی که پیشرفت بیماری آلزایمر را در طول زمان کنترل می‌کنند، استفاده میشود. این روش تا حدی با رویکرد سینتیک شیمیایی توسعه‌یافته در کمبریج در دهه گذشته که امکان مدل‌سازی فرآیندهای تجمع و گسترش انباشت‌ها در مغز را مهیا کرد و همچنین پیشرفت در PET اسکن و بهبود حساسیت سایر اندازه‌گیری‌های مغز امکان‌پذیر شد.
پروفسور توماس نولز، نویسنده ارشد این پژوهش، همچنین از دپارتمان شیمی، گفت: «این تحقیق ارزش کار با داده‌های انسانی به‌جای مدل‌های حیوانی ناقص را نشان می‌دهد». «دیدن پیشرفت در این زمینه هیجان‌انگیز است – پانزده سال پیش، مکانیسم‌های مولکولی اساسی برای سیستم‌های ساده در یک لوله آزمایش توسط ما و دیگران تعیین شد؛ اما اکنون می‌توانیم این فرآیند را در سطح مولکولی در بیماران واقعی مطالعه کنیم که گام مهمی برای ایجاد درمان‌ها است.»
محققان دریافتند که تکثیر انباشت‌های تائو به طرز شگفت‌آوری کند است و تا پنج سال طول می‌کشد. پروفسور سِر دیوید کِلِنِرمَن از مؤسسه تحقیقاتی زوال عقل بریتانیا در دانشگاه کمبریج می‌گوید: «سلول‌های عصبی به‌طور شگفت‌انگیزی در جلوگیری از تشکیل انباشت‌ها خوب هستند، اما اگر بخواهیم یک درمان مؤثر ایجاد کنیم، باید راه‌هایی برای بهبود آن‌ها پیدا کنیم. این امر شگفت‌انگیز است که چگونه زیست‌شناسی برای متوقف کردن تجمع پروتئین‌ها تکامل یافته است.»
محققان می‌گویند روش آن‌ها می‌تواند برای کمک به توسعه درمان‌های بیماری آلزایمر که حدود 44 میلیون نفر در سراسر جهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد، با هدف قرار دادن مهم‌ترین فرآیندهایی که هنگام ابتلای انسان به این بیماری رخ می‌دهد، استفاده میشود. علاوه بر این، این روش می‌تواند برای سایر بیماری‌های عصبی مانند بیماری پارکینسون نیز اعمال شود.
نولز گفت: «کشف کلیدی این است که توقف تکثیر انباشت‌ها به‌جای توقف انتشار آن‌ها در مراحل بیماری که ما مطالعه کردیم مؤثرتر بود.»
محققان اکنون در حال برنامه‌ریزی برای بررسی فرآیندهای اولیه در ایجاد این بیماری هستند و مطالعات را به سایر بیماری‌ها مانند زوال عقل گیجگاهی پیشانی، آسیب مغزی تروماتیک و فلج سوپرانوکلیر پیش‌رونده که در آن انباشت‌های تائو نیز در طول بیماری تشکیل میشود، مرتبط کنند.
منبع:
Georg Meisl, Eric Hidari, Kieren Allinson, Timothy Rittman, Sarah L. DeVos, Justin S. Sanchez, Catherine K. Xu, Karen E. Duff, Keith A. Johnson, James B. Rowe, Bradley T. Hyman, Tuomas P. J. Knowles, David Klenerman. In vivo rate-determining steps of tau seed accumulation in Alzheimer’s disease. Science Advances, 2021; 7 (44) DOI: 10.1126/sciadv.abh1448
