تكشف الدراسة، المنشورة في مجلة Cell، عن دور جديد لجزيئات الحمض النووي الريبوزي النادرة التي تُساعد الأعصاب الطرفية، بل وتُشجع على إعادة نمو الخلايا العصبية في الدماغ. ويُمثل هذا إنجازًا كبيرًا في علاج الأمراض التنكسية وإعادة التأهيل من الإصابات.
أدى الإفراط في التعبير عن جينات عائلة B2-SINE في الخلايا العقدية الشبكية (أعلى) إلى تسارع النمو بعد الإصابة. أسفل: الخلايا العقدية بعد الإصابة دون الإفراط في التعبير عن B2-SINE.
بخلاف الدماغ والحبل الشوكي، تتمتع الخلايا العصبية الطرفية، التي تمتد فروعها الطويلة إلى الجلد وأعضاء الجسم، بالقدرة على التجدد بعد الإصابة. ولهذا السبب، تُعدّ إصابات الجهاز العصبي المركزي غير قابلة للشفاء، بينما يُمكن إصلاح إصابات الأعصاب الطرفية، حتى لو استغرقت شهورًا أو سنوات. وحتى بعد سنوات طويلة من البحث، لم تُفكّك آلية تجدد الخلايا العصبية الطرفية بالكامل. في دراسة جديدة أجراها البروفيسور... مايكل (مايك) فينسيلفر في معهد وايزمان للعلوم، الذي توصل إلى نتائج نُشر في المجلة العلمية الموبايل كُشف النقاب عن عائلة من مئات جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA)، التي لم تكن وظيفتها معروفة سابقًا، ولكن تبيّن أنها ضرورية لتجديد الأعصاب. ومن المثير للدهشة أن فريق البحث أظهر أن هذه الجزيئات قادرة على تحفيز النمو لدى الفئران، ليس فقط في الجهاز العصبي المحيطي، بل أيضًا في الجهاز العصبي المركزي. وقد تمهد هذه النتائج الطريق لعلاجات جديدة لمختلف أنواع إصابات الأعصاب والأمراض العصبية التنكسية.
يتطلب تجديد الخلية العصبية الطرفية أولاً قناة اتصال بين جسم الخلية وامتدادها الطويل - المحور العصبي - والذي يمكن أن يصل طوله إلى متر أو أكثر لدى البشر. في سلسلة من الدراسات التي امتدت 20 عامًا، كشف مختبر البروفيسور فينسيلبر عن آلية مركزية في هذا الاتصال - وهي بروتينات تعمل كشاحنات بريد وتعليمات نقل لإنتاج البروتينات التي تتحكم في نمو الخلية وبروتينات أخرى من جسم الخلية إلى المحور العصبي. لا تعمل حركة هذه الشاحنات بين جسم الخلية والمحور العصبي والعودة على نقل تعليمات الإنتاج فحسب، بل تعمل أيضًا على تقدير المسافة بين جسم الخلية وطرفها، مما يسمح للخلية بتنظيم معدل نموها. ولكن يبقى سؤال محوري مفتوحًا: ما الذي يحفز اندفاع النمو والتجدد بعد الإصابة في المقام الأول، ولماذا لا يحدث هذا النمو في خلايا الجهاز العصبي المركزي؟
"إن تسارع النمو الذي أظهرناه في الدراسة ليس بالقدر الذي يسمح بتوفير حل للشلل السريري، ولكنه ملحوظ بالتأكيد."
في الدراسة الجديدة، قام الدكتور إنديريك كوبل من مختبر البروفيسور فينسيلبر، بالتعاون مع الدكتور ريكي كاواغوتشي من جامعة كاليفورنيا، بفحص الجينات التي يتم التعبير عنها بعد الإصابة في الخلايا العصبية الطرفية لدى الفئران والتي قد تفسر طفرة النمو. وقد فوجئ باكتشاف أنه بعد يوم واحد من إصابة العصب، قام المضخم بتعديل التعبير عن عائلة كاملة من الأجزاء الجينية القصيرة تسمى B2-SINEs، والتي لم تكن وظيفتها معروفة من قبل. لا تشفر هذه الأجزاء أي بروتين، ولأنها تميل إلى القفز من مكان إلى آخر في الجينوم، وهناك خطر ظهورها في المكان الخطأ في الوقت الخطأ، فقد اكتسبت سمعة سيئة. حدد العلماء أنه بعد الإصابة، تبدأ الخلية العصبية الطرفية في إنتاج العديد من النسخ - جزيئات الحمض النووي الريبي - من هذه الأجزاء الجينية الغامضة، بالتوازي مع عمليات أخرى للتحضير للنمو وإصلاح الخلايا.
لكن B2-SINE عائلة ضخمة تضم 150 قطعة جينية موزعة على جينوم الفأر، ولم يكشف الاختبار الأولي الذي أُجري عن أي منها مسؤول عن النمو. استخدم الدكتور إيتان إيريز-زهافي من مختبر البروفيسور فينسيلبر، الذي قاد الدراسة الجديدة إلى جانب الدكتور كوبل، أدوات المعلوماتية الحيوية لتحديد 453 منها، والتي يتم التعبير عنها بقوة أكبر بعد الإصابة وتعزز النمو. وبالتعاون مع مجموعات بحثية حول العالم، أظهر العلماء أن الإفراط في إنتاج هذه الجزيئات بعد الإصابة أمر فريد في الخلايا الطرفية، وأنه لا يحدث في الجهاز العصبي المركزي.
المركز يتبع المحيط
قرر العلماء اختبار إمكانية استخدام الجزيئات الموجودة في الخلايا الطرفية لتحفيز نمو الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي أيضًا. حفّزوا خلايا عصبية معينة في شبكية فأر لإنتاج كميات كبيرة من الحمض النووي الريبوزي B2-SINE، ولاحظوا تسارع تجددها بعد الإصابة. بالإضافة إلى ذلك، اختبروا سيناريو إصابة عصبية في خلايا القشرة الحركية، وهي منطقة في الدماغ تتحكم في حركة العضلات عبر محاور عصبية طويلة تُرسل إلى النخاع الشوكي. أظهر العلماء أن خلايا القشرة الحركية لدى الفئران التي أظهرت مستويات عالية من B2-SINEs تجدد بسرعة أكبر بعد قطع محاورها العصبية في النخاع الشوكي. يؤكد البروفيسور فينسيلبر: "لا توجد حتى الآن علاجات فعالة لتسريع نمو الخلايا العصبية وتجددها". ويضيف: "على الرغم من أن تسارع النمو الذي أظهرناه في الدراسة لم يصل بعد إلى الدرجة التي تُمكّنه من توفير حل للشلل السريري، إلا أنه ملحوظ بالتأكيد. بالطبع، الطريق من البحث الأساسي إلى التطبيق السريري طويل، وعلينا التأكد، على سبيل المثال، من أن تسريع آليات النمو لا يزيد بشكل مفرط من خطر الإصابة بالسرطان".
كان اللغز الأخير الذي كان على العلماء حله هو الآلية التي تُعزز بها جزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) تجديد الأعصاب. بمساعدة فريق البروفيسورة ألما بورلينجيم البحثي من جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو، أظهروا أن الجزيئات تُعزز اتصالًا ماديًا بين عربات البريد التي تحمل تعليمات إنتاج البروتينات الضرورية للنمو والريبوسومات التي تقرأ التعليمات وتُنتجها. تُؤدي هذه الآلية إلى تفريغ عربات البريد وإنتاج البروتينات الضرورية للنمو في وقت أبكر من المعتاد، بالقرب من جسم الخلية العصبية بدلًا من نهايتها. ويتكهن العلماء بأن هذه هي الطريقة التي أدركت بها الخلية أنها أصغر بكثير من أبعادها المطلوبة، مما أدى إلى تسريع نمو الأعصاب.
يقول البروفيسور فينسيلبر: "يوجد لدى البشر أكثر من مليون جزء وراثي يُسمى عناصر ألو، وهي تُشبه جزيئات B2-SINEs لدى الفئران. وقد ثبت سابقًا أن هذه الجزيئات ترتبط بالريبوسومات وجزيئات SINEs، ولكن لم يُفهم السبب. ندرس الآن ما إذا كانت عناصر ألو أو غيرها من جزيئات الحمض النووي الريبوزي غير المُرمِّزة تُشارك في تجديد الأعصاب لدى البشر". ويضيف: "قد يستغرق التعافي من إصابة تُصيب الخلايا العصبية الطرفية أو من مرض جهازي يُصيبها، مثل داء السكري، وقتًا طويلًا جدًا. ولهذا السبب تحديدًا، نُجري حاليًا، بالتعاون مع "بينا" - وحدة الأبحاث التطبيقية المسبقة في معهد وايزمان للعلوم - دراسةً لعلاج يُحاكي عمل جزيئات B2-SINEs وقد يُسرِّع التعافي؛ فهذه جزيئات صغيرة تُبقي جزيئات SINEs قريبة من جسم الخلية العصبية، وتربطها بالريبوسومات، وتُسرِّع النمو".
إلى جانب تشجيع نمو الأعصاب الطرفية، كشفت الدراسة الجديدة أيضًا عن إمكانات أوسع نطاقًا: تجديد الجهاز العصبي المركزي. يقول البروفيسور فينسيلبر: "نجري حاليًا دراسة بالتعاون مع جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، تُظهر أن الآلية التي اكتشفناها تلعب دورًا في التعافي من السكتة الدماغية في نموذج فأر". ويضيف: "بالإضافة إلى ذلك، تدرس دراسة مشتركة بين المعهد وجامعة تل أبيب والجامعة العبرية ومركز شيبا تل هاشومير الطبي دور هذه الآلية في مرض التصلب الجانبي الضموري. تُعيق الأمراض العصبية التنكسية حياة الملايين، ورغم أن الطريق لا يزال طويلًا، إلا أنني آمل أن نتمكن في المستقبل من تسخير آلية التجديد التي اكتُشفت لعلاجها".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
