العلماء يكتشفون نوعا جديدا من الاتصالات الخلوية في الدماغ
اكتشف العلماء مئات البروتينات التي تتحرك باستمرار في جميع أنحاء الدماغ السليم في أكياس صغيرة مغلقة بأغشية، ما يكشف عن شكل جديد من التواصل بين خلايا الدماغ.
ويمكن أن تساعد النتائج، التي نُشرت هذا الأسبوع في مجلة Cell Reports، العلماء على فهم أفضل للأمراض العصبية، بما في ذلك مرض ألزهايمر والتوحد.
وتقول هوليس كلاين، المؤلفة الرئيسية للدراسة، وأستاذة علم الأعصاب في معهد سكريبس للأبحاث: “هذه طريقة جديدة تماما يمكن أن تتواصل بها الخلايا في الدماغ مع بعضها البعض لم يتم دمجها من قبل في طريقة تفكيرنا في الصحة والمرض. إنها تفتح الكثير من طرق البحث المثيرة”.
ولإرسال إشارات عبر الدماغ، عادة ما تتواصل الخلايا العصبية باستخدام مواد كيميائية تسمى الناقلات العصبية، والتي تنتقل من خلية إلى أخرى مجاورة. وتنتشر الهرمونات أيضا عبر الدماغ، ما يؤثر على نمو خلايا الدماغ ويساعد على تكوين روابط جديدة بين الخلايا العصبية.
وفي السابق، كان الباحثون يشتبهون في أن عددا صغيرا من البروتينات يمكن أن يتحرك بشكل أكثر استقلالية حول الدماغ في حالات منعزلة. على سبيل المثال، وجد العلماء الذين يدرسون مرض ألزهايمر أن السينوكلين والتاو، وهما بروتينان مرتبطان بالتنكس العصبي، يمكن أن ينتقلوا بين الخلايا في أدمغة الحيوانات المصابة بمرض ألزهايمر. لكنهم لم يكونوا متأكدين مما إذا كان هذا مرتبطا بالمرض نفسه.
وقدمت فرق أخرى دليلا على أن بروتينا ناشئا من خلية يمكن العثور عليه لاحقا في خلية أخرى. ومع ذلك، لم يتمكنوا من استبعاد احتمال تفكيك البروتين في كتل بناء الأحماض الأمينية وإعادة تجميعها لاحقا في خلية الوِجهة.
واستخدمت كلاين وزملاؤها، في الدراسة الحديثة، طريقة لتمييز البروتينات التي تضمن أنها لا تتعقب سوى البروتينات التي تظل سليمة. ولا يمكن إعادة دمج “العلامة” (The tag)، وهو جزيء البيوتين، في بروتينات جديدة إذا تم تفكيك البروتينات.
وأدخل فريق البحث “العلامة” في خلايا العقدة الشبكية في عيون الفئران. وبعد أحد عشر يوما، فحصوا خلايا من القشرة البصرية، وهي منطقة في الدماغ مسؤولة عن معالجة الرؤية وبعيدة جسديا عن خلايا العقدة الشبكية.
وقام فريق كلاين بعد ذلك بعزل أي بروتين في القشرة البصرية تم تمييزه بالبيوتين، ووجدوا أكثر من 200 بروتين. وتعاونوا مع الدكتور جون ييتس، أستاذ الأبحاث في معهد سكريبس للأبحاث، لتحديد كل بروتين باستخدام مقياس الطيف الكتلي.
ويقول لوسيو شياباريلي، المؤلف الأول للورقة الجديدة وعالم سابق في معهد سكريبس للأبحاث، ويعمل الآن في جامعة ديوك: “لم تسمح الأساليب السابقة للباحثين بتحديد بروتينات معينة يتم نقلها أو مراقبة العملية على مستوى البنية التحتية. لذا، فإن استخدام هذا المزيج الجديد من استراتيجيات وضع علامات البروتين وتحديد الهوية سمح لنا بإحراز تقدم في فهم ما كان يحدث مع هذه البروتينات حقا”.
وتضمنت البروتينات التي تم تحديدها العديد من الوظائف المعروفة في الدماغ، بما في ذلك البروتينات تاو وسينوكلين، التي شوهدت تتحرك بين الخلايا في مرض ألزهايمر.
وتقول كلاين: “هذا تأكيد على أن تاو وسينوكلين في الدماغ السليم، وحركتهما حول الدماغ، أمر طبيعي. ولكن مع مرض ألزهايمر هو شكل سام من البروتين الذي ينتقل بين الخلايا العصبية”.
