اكتشف العلماء بروتيناً رئيسياً مسؤولاً عن عدم تناسق الدماغ

بفضل أبحاث جديدة، أصبح من الممكن الآن فهم الآليات الجينية التي تكمن وراء الاختلافات الفريدة بين النصفين الأيسر والأيمن من الدماغ بشكل أفضل، وهو ما يمهد الطريق لفهم أفضل للاضطرابات البشرية المرتبطة بعدم التناسق غير الطبيعي في الدماغ.

وجد باحثون من جامعة لندن، ومعهد ويلكوم سانجر، وجامعة أكسفورد، وباحثون مشاركون آخرون، أن بروتينًا يُسمى Cachd1 يلعب دورًا رئيسيًا في تحديد البنية والوظيفة العصبية المختلفة على جانبي الدماغ. نُشرت الدراسة في مجلة ساينس.

بإجراء تجارب جينية على سمك الزرد، وجد الباحثون أنه عند حدوث طفرة في جين Cachd1، يفقد الجانب الأيمن من الدماغ نموه غير المتماثل الطبيعي، ويصبح صورة طبق الأصل للجانب الأيسر. يُسبب هذا الاضطراب خللًا في الاتصال العصبي، مما يؤثر على وظائف الدماغ.

يُلقي هذا الاكتشاف الضوء على الآليات الجينية الكامنة وراء عدم تناسق الدماغ، وهي ظاهرة تُلاحظ لدى العديد من أنواع الحيوانات، بما في ذلك البشر. قد يُسهم فهم هذه العمليات في فهم أفضل للاضطرابات البشرية التي يُعيق فيها عدم تناسق الدماغ، مثل الفصام، ومرض الزهايمر، واضطرابات طيف التوحد.

على الرغم من تشابه تشريحهما، إلا أن نصفي الدماغ الأيمن والأيسر يختلفان وظيفيًا، مما يؤثر على الوصلات العصبية والعمليات المعرفية كاللغة. ولا تزال كيفية نشوء هذه الاختلافات في الدوائر العصبية بين النصفين غير مفهومة جيدًا.

وباستخدام سمكة الزرد - وهي كائنات نموذجية معروفة لدراسة تطور الدماغ بسبب أجنتها الشفافة - شرع الباحثون في دراسة كيفية تأثير Cachd1 على عدم تناسق الدماغ.

وجد الفريق أنه عند حدوث طفرة في جين Cachd1، تفقد منطقة من الدماغ تُسمى العنان تمايزها الطبيعي بين اليسار واليمين. وتصبح الخلايا العصبية في الجانب الأيمن مشابهة للخلايا العصبية في الجانب الأيسر، مما يُعطل الوصلات العصبية في العنان، وقد يؤثر على وظيفتها.

يؤدي إسقاط جين cachd1 باستخدام مورفولينو إلى تماثل ثنائي الجانب. (AB) منظر ظهري بعد أربعة أيام من الإخصاب في يرقات من النوع البري غير المحقون ويرقات محقونة بمورفولينو cachd1 بعد تهجين كامل في الموقع باستخدام مجسات ريبوبروبية مضادة للدلالة ضد علامة العانة الظهرية غير المتماثلة kctd12.1. (C) تفاعل البوليميراز المتسلسل العكسي شبه الكمي لنسخ cachd1. المصدر: ساينس (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970

وأظهرت تجارب ربط البروتين أن Cachd1 يرتبط بمستقبلين يسمحان للخلايا بالتواصل من خلال مسار إشارات Wnt، وهو أحد مسارات الاتصال الخلوية الأكثر دراسة، والذي يلعب أدوارًا مهمة في التطور المبكر، وتكوين الخلايا الجذعية، والعديد من الأمراض.

علاوة على ذلك، يبدو أن تأثيرات Cachd1 تقتصر على الجانب الأيمن من الدماغ، مما يشير إلى وجود عامل مثبط غير معروف يحد من نشاطه في الجانب الأيسر. ورغم أن التفاصيل الكاملة لم تتضح بعد، إلا أن البيانات تشير بقوة إلى أن Cachd1 يلعب دورًا رئيسيًا في التمييز بين الجانبين الأيمن والأيسر من الدماغ النامي، من خلال تنظيم الاتصالات الخلوية في الجانب الأيمن تحديدًا.

ستقوم الدراسات المستقبلية بفحص ما إذا كان Cachd1 لديه وظائف مهمة أخرى تتعلق بمسار Wnt.

يقول الدكتور جاريث باول، المؤلف المشارك في الدراسة، وطالب الدكتوراه السابق في معهد ويلكوم سانجر، وهو الآن عضو في قسم الخلية وعلم الأحياء التنموي في جامعة كوليدج لندن: "كان هذا مشروعًا تعاونيًا للغاية استفاد كثيرًا من نهج متعدد التخصصات - حيث اجتمعت علم الوراثة والكيمياء الحيوية وعلم الأحياء البنيوي لفهم أفضل لإنشاء عدم التماثل بين اليسار واليمين في الدماغ، بالإضافة إلى تحديد مكون جديد لمسار إشارات مهم له أدوار متعددة في الصحة والمرض".

قال البروفيسور ستيف ويلسون، المؤلف الرئيسي للدراسة وعضو قسم علم الخلية والبيولوجيا التنموية بجامعة كوليدج لندن: "يسعدني أن أرى نشر هذه الدراسة التعاونية المتميزة، والتي جمعت العديد من الموهوبين ذوي الاهتمامات والمهارات البحثية المتنوعة من معاهد مختلفة. وقد مكّننا هذا الفريق من تحقيق اكتشافات جديدة ومثيرة حول مسار إشارات Wnt وتطور عدم تناسق الدماغ".