تُظهر "خريطة MUSIC" أن بعض خلايا الدماغ تشيخ بشكل أسرع

اكتشف مهندسون في جامعة كاليفورنيا، سان دييغو، أن بعض خلايا الدماغ تشيخ أسرع من غيرها، وأنها أكثر وفرةً لدى المصابين بمرض الزهايمر. كما لاحظ الباحثون اختلافات في عملية شيخوخة بعض خلايا الدماغ تبعًا للجنس: إذ تحتوي قشرة دماغ النساء على نسبة أعلى من الخلايا الدبقية قليلة التغصن "المسنة" مقارنةً بقشرة دماغ الرجال.

أصبحت هذه الاكتشافات ممكنة بفضل تقنية جديدة تُسمى "ميوزك" (رسم خرائط تفاعلات الأحماض النووية في الخلايا الفردية)، والتي تُمكّن الباحثين من النظر داخل خلايا الدماغ الفردية ورسم خرائط التفاعلات بين الكروماتين - وهو الشكل الملفوف بإحكام من الحمض النووي (DNA) - والحمض النووي الريبوزي (RNA). تُمكّن هذه التقنية من تصوير هذه التفاعلات على مستوى الخلايا الفردية ودراسة كيفية تأثيرها على التعبير الجيني.

وقال كبير مؤلفي الدراسة شينغ تشونج، أستاذ في قسم شو تشين جين لاي للهندسة الحيوية في كلية جاكوبس للهندسة في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو: "الموسيقى أداة قوية تسمح لنا باكتساب نظرة أعمق إلى الجوانب المعقدة لمرض الزهايمر ".

"تتمتع هذه التقنية بالقدرة على اكتشاف آليات جزيئية جديدة تكمن وراء مرض الزهايمر، مما قد يمهد الطريق لتدخلات علاجية أكثر استهدافًا وتحسين النتائج للمرضى."

يحتوي الدماغ البشري على شبكة معقدة من الخلايا التي تتواصل وتتفاعل بطرق معقدة. داخل كل خلية من هذه الخلايا، تتفاعل المكونات الجينية، بما في ذلك الكروماتين والحمض النووي الريبوزي (RNA)، بشكل ديناميكي لتحديد الوظائف الخلوية الأساسية. مع نمو خلايا الدماغ وتقدمها في العمر، تتغير هذه التفاعلات بين الكروماتين والحمض النووي الريبوزي. ويمكن أن تختلف هذه المركبات اختلافًا كبيرًا من خلية إلى أخرى، وخاصة في الخلايا الناضجة. ومع ذلك، لا يزال كشف تعقيدات هذه التفاعلات يمثل تحديًا.

ولإنقاذ الموقف، ظهرت تقنية تُسمى "الموسيقى"، والتي تُتيح لنا رؤيةً أعمق لكيفية عمل خلايا الدماغ الفردية. باستخدام هذه التقنية، حلل فريق تشونغ عينات دماغية من جثث بشرية، وتحديدًا أنسجة القشرة الجبهية، من 14 متبرعًا بعمر 59 عامًا فأكثر، بعضهم مصاب بمرض الزهايمر وبعضهم سليم.

وجد الباحثون أن أنواعًا مختلفة من خلايا الدماغ أظهرت أنماطًا مختلفة من التفاعلات بين الكروماتين والحمض النووي الريبوزي (RNA). ومن المثير للاهتمام أن الخلايا ذات التفاعلات القصيرة الأقل مع الكروماتين أظهرت ميلًا لإظهار علامات الشيخوخة ومرض الزهايمر.

قال تشونغ: "باستخدام هذه التقنية التحويلية لتحليل الخلايا الفردية، وجدنا أن بعض خلايا الدماغ أقدم من غيرها". وأوضح أن المصابين بمرض الزهايمر لديهم عدد أكبر من خلايا الدماغ القديمة مقارنةً بالأشخاص الأصحاء.

ويعتقد الباحثون أن هذا الاكتشاف قد يساعد في تطوير علاجات جديدة لمرض الزهايمر.

وقال المؤلف الأول للدراسة شينغ تشاو وين، وهو مرشح لنيل درجة الدكتوراه في المعلوماتية الحيوية في مختبر تشونج: "إذا تمكنا من تحديد الجينات المختلة في هذه الخلايا القديمة وفهم وظائفها في بنية الكروماتين المحلية، فقد نتمكن أيضًا من تحديد أهداف علاجية محتملة جديدة".

وجدت الدراسة أيضًا اختلافات بين الجنسين في كيفية شيخوخة خلايا الدماغ. ففي القشرة المخية لدى النساء، وجد الباحثون نسبة أعلى من الخلايا الدبقية القليلة التغصن القديمة مقارنةً بالخلايا العصبية القديمة. والخلايا الدبقية القليلة التغصن هي نوع من خلايا الدماغ تُشكّل طبقة واقية حول الخلايا العصبية. ونظرًا لدورها الحيوي في الحفاظ على وظائف الدماغ الطبيعية، فإن زيادة أعداد الخلايا الدبقية القليلة التغصن القديمة قد تُفاقم التدهور المعرفي.

وقال وين "إن الوجود غير المتناسب للخلايا الدبقية القليلة التغصن في القشرة المخية لدى النساء قد يلقي ضوءا جديدا على المخاطر المتزايدة للإصابة بالاضطرابات العصبية التنكسية والنفسية التي لوحظت لدى النساء".

وستكون الخطوة التالية للباحثين هي تحسين الموسيقى بشكل أكبر حتى يمكن استخدامها لتحديد العوامل - مثل الجينات التنظيمية والدوائر الجينية - المسؤولة عن تسريع الشيخوخة في خلايا المخ معينة.

وأضاف تشونج "سنقوم بعد ذلك بتطوير استراتيجيات لقمع نشاط هذه الجينات أو الدوائر، على أمل إبطاء شيخوخة الدماغ".

وقد تم وصف نتائج العمل بالتفصيل في مقال نُشر في مجلة Nature.