در یک نقطه عطف قابل دقت برای تحقیقات روی بیماری آلزایمر، دانشمندان در مرکز ویل کرنلب مدیسن(Weill Cornell Medicine) یک مدل ابتکاری از نورون انسانی را گسترش داده‌اند که با پیروزی گسترش تجمعات پروتئین تائو(tau) در مغز را همانند‌سازی می‌کند، عملکردی که علتکاهش شناختی در آلزایمر و زوال عقل فرونتومپورال می‌شود.

به گزارش اس‌ای، پروتئین‌های تائو که در سلول‌های عصبی مغز ما یافت خواهد شد، از ساختار نورون‌ها و کارکرد طبیعی آنها حمایتمی‌کنند. با این حال، در برخی موارد همانند آنچه در بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر دیده می‌شود، پروتئین‌های تائو می‌توانند غیرطبیعی شوند. آنها تمایل دارند در نورون‌ها به هم متصل شوند و در انتقال مواد مغذی و دیگر مولکول‌ها در سراسر سلول اختلال تشکیل کنند که این در نهایت می‌تواند تبدیل مرگ نورون شود.

اکنون مدل تازه این تیم تحقیقاتی تبدیل شناسایی اهداف درمانی جدیدی شده است که به طور بالقوه می‌توانند از انتشار کردن زیان اور تائو جلوگیری کنند.

دکتر لی گان، مدیر انستیتو تحقیقات بیماری آلزایمر هلن و رابرت آپل در مرکز پزشکی ویل کرنل و نویسنده مهم این مطالعه او گفت: اکنون هیچ درمانی نمی‌تواند از گسترش توده‌های تائو در مغز بیماران مبتلا به آلزایمر جلوگیری کند. مدل نورون انسانی ما از گسترش تائو بر محدودیت‌های مدل‌های قبلی تسلط می‌کند و اهداف بالقوه‌ای را برای گسترش داروهایی که قبلاً ناشناخته بودند، معارفه کرده است.

کریسپر نجات دهنده

کوششهای قبلی برای مدل‌سازی تکثیر تائو در آزمایشگاه با منفعت گیری از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی چالش برانگیز بوده است. این به این علت است که تجمع تائو فرآیندی است که طبق معمولً چند دهه طول می‌کشد تا در مغز انسان سالخورده آشکار شود.

تیم دکتر گان از روش مهندسی ژنوم موسوم به کریسپر(CRISPR) برای اصلاح سلول‌های بنیادی انسان منفعت گیری کردند و آنها را وادار کرد تا اشکال تائو مرتبط با مغزهای بیمار را گفتن کنند.

دکتر گان گفت: این مدل یک تحول دهنده بازی بوده است و در عرض چند هفته گسترش تائو را در نورون‌ها که فرآیندی است که طبق معمولً چند دهه در مغز انسان طول می‌کشد، همانند‌سازی می‌کند.

پژوهشگران با در دست داشتن این مدل تازه و قوی، از غربالگری تداخل کریسپر(CRISPRi) منفعت گیری کردند. این روش غربالگری به طور سیستماتیک بیشتر از هزار ژن را غیرفعال می‌کند و تأثیر آنها را بر بسیاری تائو برسی می‌کند. این رویکرد تبدیل کشف ۵۰۰ ژن موثر بر انتشار کردن تائو شد.

سلسته پارا براوو دانشجوی دکترای علوم اعصاب در ویل کرنل و از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: فناوری CRISPRi به ما این امکان را داد که از رویکردهای بی‌طرفانه برای جستجوی اهداف دارویی و نه محدود به آنچه قبلاً توسط دانشمندان دیگر گزارش شده است، منفعت گیری کنیم.

یکی از یافته‌های دلگرم‌کننده، دریافتن ربط بین فرآیند سلولی UFMylation و گسترش تائو می بود. UFMylation شامل اتصال یک پروتئین کوچک به نام UFM۱ به پروتئین‌های دیگر است.

مطالعات بعد از مرگ مغز بیماران آلزایمر نشان داد که UFMylation تحول کرده است. آزمایش‌های زیاد تر در مدل‌های عصبی انسان و مدل‌های موش نشان داد که مهار آنزیم مورد نیاز برای UFMylation به طور مؤثری انتشار کردن تائو را مسدود می‌کند.

رسیدگی به یک نیاز برآورده نشده

دکتر شیائوچینگ گونگ، استادیار دانشگاه ویل کرنل و یکی از نویسندگان این مقاله او گفت: ما به ‌اختصاصی از قبول این که مهار UFMylation مانع گسترش تائو در نورون‌های انسانی و مدل‌های موش می‌شود، دلگرم هستیم.

تعداد بسیاری از درمان‌های امیدوارکننده آلزایمر بعد از نویدبخش نشان دادن در مدل‌های موش، در آزمایش‌های بالینی موفق نبوده‌اند. با این حال، پژوهشگران این مطالعه خوشبین می باشند که مدل تازه نورون انسانی آنها این شانس را بهبود بخشد.

دکتر گان در آخر او گفت: اکتشافات ما در نورون‌های انسانی دری را به روی گسترش درمان‌های جدیدی باز می‌کند که واقعاً می‌تواند تفاوتی را برای مبتلایان به این بیماری ویرانگر تشکیل کند.

این مطالعه در مجله Cell انتشار شده است.