الكشف عن البنية الجزيئية ثلاثية الأبعاد لأدمغة مرضى الزهايمر لأول مرة
مصر:إيهاب محمد زايد
كشفت دراسة جديدة لأول مرة عن التركيب الجزيئي للأدمغة المصابة بمرض الزهايمر.
أنتج الباحثون نماذج ثلاثية الأبعاد للبروتينات في الدماغ، بما في ذلك بروتينان على وجه الخصوص يرتبطان بمرض الزهايمر: بيتا أميلويد وتاو.
مع استمرار العلماء في العمل على علاج مرض التنكس العصبي، من المهم أن نفهم هذا المرض قدر الإمكان.
إن كتل هذه البروتينات في الدماغ هي إما سبب لمرض الزهايمر أو نتيجة له - لسنا متأكدين تمامًا من ذلك بعد – وبفضل فريق من جامعة ليدز في المملكة المتحدة، لدينا الآن نظرة مفصلة للغاية على هذا المرض. وكيفية ترتيبها، وصولاً إلى أصغر التفاصيل المجهرية.
مسح رمادي بجوار صورة ملونة تظهر الجزيئات داخل أنسجة المخ
يقول عالم الأعصاب رينيه فرانك من جامعة ليدز: “إن هذه اللمحة الأولى عن بنية الجزيئات داخل الدماغ البشري تقدم أدلة إضافية حول ما يحدث للبروتينات في مرض الزهايمر”.
“لكنه [يضع] أيضًا نهجًا تجريبيًا يمكن تطبيقه لفهم مجموعة واسعة من الأمراض العصبية المدمرة الأخرى بشكل أفضل.”
استخدم الباحثون عددًا من تقنيات التصوير المتقدمة لمسح أنسجة المخ بعد الوفاة لدى مرضى الزهايمر، بما في ذلك التصوير المقطعي بالتبريد الإلكتروني (cryoET) – والذي يستخدم قراءات من حزم الإلكترونات لرسم هياكل ثلاثية الأبعاد للأنسجة المجمدة عند درجات حرارة منخفضة جدًا.
يسمح CryoET بالتصوير دون تثبيت كيميائي أو تجفيف يعطل بنية الأنسجة البيولوجية، مما يعني أن العلماء يمكنهم الآن إعادة بناء أحجام ثلاثية الأبعاد من الأنسجة بدقة أصغر بمليون مرة من حبة الأرز.
وكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: “إن التوصيف المجهري الخفيف للأميلويد في دماغ مرض الزهايمر قد شكل أساس التشخيص وتصنيف المرض”.
“إن البنية الموضعية للأميلويد في الدماغ البشري غير معروفة.”
مسح رمادي بجوار صورة ملونة تظهر الجزيئات داخل أنسجة المخ
ومن خلال إلقاء نظرة فاحصة على هذه البروتينات، نأمل أن نتمكن من فهم كيفية تشكل الكتل وكيفية تأثيرها على الدماغ بشكل أفضل.
وفي بروتينات بيتا أميلويد، تم العثور على خليط من الهياكل المجهرية الشبيهة بالخيوط تسمى اللييفات وهياكل أخرى. في بروتينات تاو، كانت هناك مجموعات من الخيوط في خطوط مستقيمة، على الرغم من أن الترتيب يبدو مختلفًا اعتمادًا على مكان وجود البروتينات في الدماغ.
مسح رمادي بجوار صورة ملونة تظهر الجزيئات داخل أنسجة المخ في حين أن المجموعات كانت متشابهة مع بعضها البعض، كانت هناك اختلافات عبر التنظيم المكاني، من حيث الطريقة التي تم بها توجيه خيوط تاو ولفها، وكذلك في حجم ألياف بيتا أميلويد.
هذه هي النظرة الأولى التي ألقيناها على هذه البروتينات بهذا المستوى من التفاصيل، ومن السابق لأوانه قول أي شيء عن أهمية ما تم الكشف عنه. والآن بعد أن أثبتت هذه التقنية نجاحها، يمكن تجربتها على أنسجة من نطاق أوسع من المتبرعين بالدماغ.
سيكشف ذلك المزيد عن كيفية نظر هذه البروتينات المختلفة إلى النقاط المختلفة لتطور مرض الزهايمر – ومن خلال مقارنة الهياكل عبر الزمن، يجب أن نكون قادرين على رؤية كيفية تطور المرض.
تصوير البروتينات
رسم خرائط لخيوط تاو من التصوير المقطعي. في أقصى اليسار يوجد منظر حلزوني من شريحة من خيوط تاو. (جيلبرت وآخرون، الطبيعة، 2024)
في الواقع، يعتقد الفريق الذي يقف وراء الدراسة الجديدة أن هذا النهج يمكن أن يكون مفيدًا في تحليل الأسباب الجذرية لجميع أنواع الأمراض التنكسية العصبية، لذلك يمكننا أن نتوقع سماع المزيد عنها في المستقبل.
“إن مجموعات أكبر من المتبرعين المتنوعين بمرض الزهايمر، عبر مناطق الدماغ المختلفة وفي المراحل المبكرة من مرض الزهايمر، قد تكشف عن كيفية التنظيم المكاني للأميلويد ذو البنية المختلفة “يتعلق الأمر بالملامح المرضية العصبية الفردية” ، يكتب الباحثون.
“سيكون من المهم أيضًا تطبيق هذه الأساليب على أمراض التنكس العصبي الأخرى، والتي يشترك الكثير منها في أنواع ذات صلة أو متداخلة من أمراض الأعصاب الأميلويد.”
وقد تم نشر البحث في مجلة الطبيعة.
