أدمغتنا محمية بشكل جيد، وهذا أمر جيد. معظم البروتينات المتوافرة بكثرة في الدورة الدموية، مثل الأجسام المضادة وبروتين ألبومين الدم، تمنع من التغلغل إلى الدماغ، لأنها قد تعطل نشاطه. الاختراق ممكن فقط للجلوكوز والمواد المغذية الضرورية الأخرى.
أدمغتنا محمية بشكل جيد، وهذا أمر جيد. معظم البروتينات المتوافرة بكثرة في الدورة الدموية، مثل الأجسام المضادة وبروتين ألبومين الدم، تمنع من التغلغل إلى الدماغ، لأنها قد تعطل نشاطه. الاختراق ممكن فقط للجلوكوز والمواد المغذية الضرورية الأخرى.
تتم الحراسة الدقيقة للدماغ عن طريق نظام متطور يسمى الحاجز الدموي الدماغي. وهذا الحاجز مادي - الخلايا الموجودة في جدران الأوعية الدموية قريبة من بعضها البعض، وكيميائي أيضًا - حيث تطرد الجدران المواد الخطرة من خلال تفاعل كيميائي. أما العناصر الغذائية، فهي تدخل إلى الدماغ عبر "بوابات فسيولوجية": وهي عبارة عن تغيرات فيزيائية وكيميائية في الجدران، تسمح بالاختراق.
وفي حين أن ضرورة الحاجز ليس موضع شك، فإن وجوده يشكل مشكلة خطيرة في علاج أمراض الدماغ الخطيرة. لذلك، على سبيل المثال، فإن معظم الأدوية المستخدمة لعلاج السرطان عاجزة تماما ضد سرطان الدماغ، لأنها غير قادرة على عبور الحاجز. وللتغلب على العقبة، يحاول العلماء "تهريب" الأدوية إلى الدماغ عن طريق ربط الدواء كيميائيًا بأحد البروتينات القليلة التي تخترق البوابات الفسيولوجية. ولكن نظرا لقلة عدد هذه البوابات، لا يمكن حقن سوى كميات ضئيلة من الدواء في الدماغ بهذه الطريقة، وهي ليست كافية للتغلب على السرطان.
وكما يحدث في بعض الأحيان، قد يأتي الحل من اتجاه غير متوقع على الإطلاق - وهو دراسة فيروس نقص المناعة البشرية المسبب لمرض الإيدز. إن فيروس نقص المناعة البشرية هو بطل الاختراق: فهو يدخل بسهولة إلى خلايا الثدييات، وخاصة الخلايا التائية في الجهاز المناعي، بل إنه قادر على الهجرة من خلية إلى أخرى. علاوة على ذلك، أصبح من الواضح في عام 1996 أن الفيروس يعبر أيضًا الحاجز الدموي الدماغي، ويخترق الجهاز العصبي المركزي، أي الدماغ والحبل الشوكي. وكان هذا اكتشافا مفاجئا، حيث أن المستقبلين اللذين يساعدان الفيروس على اختراق الخلايا التائية غير موجودين على الخلايا المخاطية للحاجز على الإطلاق. وأخيرا، تبين أن الفيروس ينتج "فتاحة" للحاجز: بروتين يسمى فيروس نقص المناعة البشرية-1-TAT، والذي يحتوي على تسلسلات غير عادية من الأحماض الأمينية في اثنتين من مناطقه. كما تبين أن البروتين وحده، عند عزله عن الفيروس، قادر على فتح الحاجز.
جذبت قدرات البروتين هذه انتباه الباحثين في معهد وايزمان للعلوم. قرر البروفيسور يورام شيختر من قسم الكيمياء الحيوية، والبروفيسور ماتاتيو فريدكين من قسم الكيمياء العضوية في كلية الكيمياء، والدكتور ايتسيك كوبر من قسم البيولوجيا العصبية، اختبار فرضية إمكانية فتح الدم حاجز الدماغ باستخدام الببتيدات القصيرة المبنية من تسلسل الأحماض الأمينية على أساس البروتين -HIV-1-TAT.
ولإجراء الاختبار، اعتمد العلماء على النظام التجريبي الذي تم تطويره في مختبر البروفيسور فيفيان تيشبيرج في قسم البيولوجيا العصبية. هذا النظام، المبني من خلايا مشتقة من الغشاء المخاطي لدماغ الخنزير، يمثل بشكل وثيق حاجز الدم في الدماغ لدى البشر. يتم قياس استقرار الحاجز عن طريق تحديد المقاومة الكهربائية لطبقة الخلية في المختبر. عندما ينخفض الاستقرار، يمكن قياس نفاذية الطبقة بمساعدة البروتينات الموسومة بالذرات المشعة.
وبفضل هذا النظام، وجد الباحثون أن الببتيدات الاصطناعية قد زعزعت استقرار حاجز الدم في الدماغ إلى حد يسمح باختراق مركبات مختلفة، بما في ذلك البروتينات الكبيرة المستخدمة كأدوية مضادة للسرطان. وكما ورد في مجلة الكيمياء البيولوجية، فإن الاختراق حدث بكميات كافية لعلاج أمراض الدماغ الشديدة بشكل فعال. ويتم الآن اختبار الطريقة على الفئران، بالتعاون مع البروفيسور يوسف يوردان من قسم المكافحة البيولوجية، والبروفيسور يائيل ماردور من المركز الطبي حاييم شيبا في تل هشومير.
لا شك أن اختراق الحاجز الدموي الدماغي أمر غير مرغوب فيه لدى البشر الأصحاء، ولكنه قد يكون أقل الأسوأ لدى مرضى السرطان. وفي الواقع، من المعروف أن هناك أمراض تتسبب في فتح الحاجز، وهو ما يشير إلى أن تقويض الحاجز لفترة قصيرة من الزمن لا يشكل خطراً على الحياة. ولذلك، فإن الطريقة الجديدة التي تم تطويرها في معهد وايزمان للعلوم تدخل بالتأكيد في الاعتبار لعلاج أورام المخ الخبيثة والأمراض العصبية الأخرى.
