هل يؤثر جين MTCH2، الذي كان مرتبطًا سابقًا بالنشاط الأيضي، أيضًا على الوظائف الإدراكية؟ اكتشف علماء من معهد وايزمان أن تحييد الجين الموجود في الدماغ الأمامي للفئران أدى إلى زيادة في التمثيل الغذائي وانخفاض في قدرات التعلم والذاكرة. تؤكد هذه النتائج أن هناك بالفعل صلة بين نشاط الميتوكوندريا والوظائف المعرفية، وقد تساهم في فهم الأمراض التنكسية العصبية.
في الحلقة السابقة، بدا الأمر واعدًا: فالفئران المعدلة وراثيًا تناولت طعامًا أكثر دون أن تصاب بالسمنة، وكانت في حالة أفضل من الفئران العادية، وتحسنت وظائف القلب لديها. حدث ذلك بعد أن قام علماء من معهد وايزمان بتحييد جين MTCH2 من الخلايا العضلية لتلك الفئران المعدلة وراثيا. ولكن ماذا حدث عندما تم تحييد هذا الجين من الخلايا العصبية في الدماغ الأمامي؟ في البداية، كانت النتائج متشابهة: كان معدل الأيض مرتفعًا وكانت الفئران مفرطة النشاط، ولكن سرعان ما أصبح من الواضح أن هناك خطأ ما. فشلت الفئران في مهام التنقل في المتاهة، وبدا أن مهارات التعلم المكاني والذاكرة لديها ضعيفة. بعد هذه النتائج الأولى، أيدي المختبر البروفيسور إيتان جروس من قسم المكافحة البيولوجية ومختبر البروفيسور مناحيم سيجال من قسم علم الأحياء العصبي - وهكذا ولدت أبحاث متعددة التخصصات تتراوح من مستوى العمليات الجزيئية في الخلية إلى مستوى الجهاز العصبي بأكمله. البحث،نشرت مؤخرا في المجلة العلمية تكنولوجيا التقارير , يربط جين MTCH22 بالوظائف المعرفية، وقد يشير إلى طريقة جديدة في أبحاث وعلاج أمراض التنكس العصبي، وفي المقام الأول مرض الزهايمر.
إن الجين الذي يرمز لبروتين MTCH2 - المعروف باسم Mitch أو Mitch2 - رافق مختبر البروفيسور جروس لأكثر من عقد من الزمان. ميتش، الذي تم اكتشافه في المختبر عام 2005، هو بروتين يقع على الغشاء الخارجي للميتوكوندريا، تلك العضيات المعروفة باسم "محطات الطاقة" للخلية. منذ اكتشافه، ارتبط اسم ميتش على مر السنين، من بين أمور أخرى، بالمشاركة في عمليات موت الخلايا، والأمراض الأيضية، ومؤخرًا أيضًا في الأمراض التنكسية العصبية. وفي الدراسة الحالية، تم اكتشاف أن تحييد الجين من الخلايا العصبية في الدماغ الأمامي للفئران أدى إلى تعطيل القدرة الحركية للميتوكوندريا والقدرة على موازنة مستويات الكالسيوم داخل الخلايا.
لم تكن العلاقة بين تلف توازن الكالسيوم داخل الخلايا وتدهور مهارات التعلم والذاكرة مفاجئة للبروفيسور مناحيم سيغال، حيث قام مختبره في السنوات الأخيرة بالترويج لنهج بديل لأبحاث مرض الزهايمر، والذي يركز على التغيرات في توازن الكالسيوم عاملا رئيسيا في تطور المرض. يوضح البروفيسور سيغال: "يركز غالبية الأشخاص المشاركين حاليًا في أبحاث مرض الزهايمر على رواسب تجمعات البروتين في الدماغ، والمعروفة باسم الأميلويدات". "الادعاء الشائع هو أننا إذا أزلنا هذه الرواسب، فيمكننا مساعدة الناس على التعافي. هذا هو الاتجاه الرئيسي للبحث، ويجب أن نتذكر أن هذه استثمارات بمليارات الدولارات. من ناحية أخرى، فإن الادعاء البديل في اتجاه هذا البحث هو أن المشكلة في مرض الزهايمر تكمن في توازن الكالسيوم داخل الخلايا: توازن الكالسيوم في خلايا الدماغ هو مسألة حساسة للغاية - إذا قمت برفع أو خفض مستوى الكالسيوم قليلا، يمكنك أن تسبب تغييرات وظيفية شديدة للغاية. وهذا ما رأيناه في خلايا الفئران المعدلة وراثيا من مختبر البروفيسور جروس - تغيرات في القدرة على التعامل مع الكالسيوم داخل الخلايا.
ويأمل البروفيسور سيجال أن تعزز الدراسة الحالية النهج البحثي لمرض الزهايمر الذي يركز على توازن الكالسيوم. ويؤكد: "عليك أن تفهم أننا - الأشخاص الذين يعتقدون أن توازن الكالسيوم عنصر مهم في تكوين مرض الزهايمر، وهو أحد العمليات الأولى التي تحدث في هذا السياق - نحن أقلية. إذا نجحنا في إقناع الجمهور، فربما ينضم عدد قليل آخر". قادت البحث طالبة البحث أنطونيلا روجيرو من مختبر البروفيسور جروس. شاركت في البحث الدكتورة جوديت سالزمان من مختبر البروفيسور جروس. طالب البحث إيتاي ألوني، د. إدوارد كوركوتيان وإفرات أوني بيطون من مختبر البروفيسور سيغال؛ د. يائيل كوبرمان، د. مايكل تسوري، ود. أوري برينر من قسم الموارد البيطرية، ود. سميدير ليفين زيدمان من قسم البنى التحتية للبحوث الكيميائية.
نحن - الأشخاص الذين نعتقد أن توازن الكالسيوم عنصر مهم في تكوين مرض الزهايمر، وهو من أولى العمليات التي تحدث في هذا السياق - نحن الأقلية. إذا نجحنا في إقناع الجمهور، فربما ينضم عدد قليل آخر".
إن التعاون الوثيق الذي تم إنشاؤه بين مختبر يركز على العمليات الجزيئية في الميتوكوندريا ومختبر يتعامل مع أبحاث الدماغ، والذي يستمر لمدة عامين، ليس واضحًا بذاته. يقول البروفيسور جروس: "نحن لسنا علماء أعصاب. لقد وصلنا إلى الدماغ من خلال التعامل مع عملية التمثيل الغذائي والسمنة، وعندما رأينا تدهور المهارات المعرفية لدى الفئران، اتصلنا بمختبر البروفيسور سيغال. لكن لم يكن من السهل إقناعهم بفتح المختبر لنا. الجميع مشغولون بعملهم، وعندما أتواصل مع شخص متخصص في علم الأعصاب، يقول لنفسه: "ما الأمر، لماذا تأتي إلي؟" ولحسن الحظ، وجدنا هنا موضوعًا مشتركًا يهمنا معًا." كما أن البروفيسور سيغال راضٍ أيضًا عن قرار افتتاح مختبره: "أنا حقًا أحب هذا التعاون، لأنه يربط بين طرفين، كل ذلك في علم الأحياء - من المستوى الجزيئي إلى المستوى الأكثر نظامية". ويختتم البروفيسور جروس: "كيف يمكن بناء مثل هذا التعاون؟ إنه شيء لا يحدث على الفور، وهو أمر غير معتاد وفريد من نوعه في المشهد البحثي."
#أرقام_علمية
ورغم أن دماغ الإنسان يزن حوالي كيلو ونصف، إلا أنه يستهلك حوالي 20% من كمية الطاقة التي ينتجها الجسم.
