خريطة خلايا الدماغ يمكن أن تدعم أبحاث الفصام والخرف

الدماغ البشري ليس موحدا في الطبيعة. وهو يتألف من نظام معقد بشكل لا يصدق من الخلايا العصبية والخلايا غير العصبية، ولكل منها أدوار مميزة.

إن إنشاء خريطة شاملة لهذه الأنواع المتنوعة من خلايا الدماغ وفك رموز وظائفها التعاونية سيؤدي في النهاية إلى تحديد علاجات جديدة يمكنها استهداف أنواع الخلايا ذات الصلة المرتبطة بأمراض معينة على وجه التحديد.

تحدث أربعة خبراء، غير مشاركين في هذا البحث الأخبار الطبية اليوم حول النتائج التي توصلت إليها.

الدكتور ريان س. سلطان هو أستاذ مساعد في الطب النفسي السريري في قسم الطب النفسي في مركز إيرفينغ الطبي بجامعة كولومبيا ومعهد ولاية نيويورك للطب النفسي. وأشار إلى أن البحث الحالي “يستكشف موضوعا مهما في علم الأعصاب وعلم الوراثة”.

وأوضح الدكتور سلطان أن “الدراسة واسعة النطاق، وتشمل تحليل إمكانية الوصول إلى الكروماتين في 1.1 مليون خلية من مناطق الدماغ المختلفة”.

حدد الباحثون 107 فئة فرعية فريدة من خلايا الدماغ وأقاموا روابط بين جوانب خصائصها الجزيئية والاضطرابات العصبية والنفسية المختلفة، مثل الفصام، والاضطراب ثنائي القطب، ومرض الزهايمر، والاكتئاب الشديد.

بعد ذلك، قام الباحثون ببناء نماذج للتعلم الآلي تهدف إلى التنبؤ بكيفية تأثير اختلافات تسلسل الحمض النووي المحددة على تنظيم الجينات والمساهمة في تطور الأمراض.

على الرغم من أن هذه النتائج الحديثة توفر رؤى مهمة حول الدماغ البشري واضطراباته، إلا أن العلماء ما زالوا في طور رسم خريطة شاملة للدماغ.

وعلق الدكتور جيمس جيوردانو، أستاذ علم الأعصاب والكيمياء الحيوية في مركز بيليجرينو بالمركز الطبي بجامعة جورج تاون، على علوم عدد خاص صدر في 13 أكتوبر 2023، ويغطي الأبحاث المبنية على مبادرة BRAIN.

وقال إن “هذه الدراسات، المنشورة في سلسلة من الأوراق البحثية في المجلات الطبية المرموقة، تقدم أول خريطة شاملة للآليات الجزيئية المتأصلة في أنواع معينة من الخلايا في مناطق منفصلة من الدماغ البشري”.

“توفر هذه الدراسات مجتمعة “أطلسًا جزيئيًا” لعقد الخلايا التي ترتبط وراثيًا بالتعبير عن بعض الأنماط الظاهرية الهيكلية والوظيفية التي قد تشارك في عدد من الحالات العصبية والنفسية.”

– د. جيمس جيوردانو

وأشار الدكتور كونسويلو والس-باس، أستاذ الطب النفسي والعلوم السلوكية ومدير برنامج علم الوراثة النفسية في جامعة UTHealth في هيوستن، إلى أن “البحث عن الدماغ البشري كان صعبا تاريخيا بسبب القدرة المحدودة على الحصول على عينات من الدماغ البشري”.

وأضافت: “ومع ذلك، في الآونة الأخيرة، فإن التقدم في تقنيات الجينوم، إلى جانب زيادة توافر أنسجة المخ بعد الوفاة، سهّل توليد بيانات omics متعددة المستويات، بما في ذلك علم اللاجينوم، وعلم النسخ، وعلم البروتينات، في الدماغ البشري”.

“هذا مثال أساسي للتقدم التكنولوجي، حيث يصف كيف أنه من الممكن الآن تحديد مناطق الحمض النووي، على مستوى الخلية الواحدة، التي تشارك في تنظيم كيفية التعبير عن الجينات (يتم تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها).” وحتى الآن، كان هناك نقص في التكنولوجيا التي تسمح بحل هذا المستوى من المعرفة على مستوى الخلية الفردية.

– د. كونسويلو فالس-باس

ومع ذلك، قال الدكتور ستيفان إيفانتو، استشاري الطب النفسي في أخصائي اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه، إنه يشعر أن الباحثين لا يزال أمامهم طريق طويل ليقطعوه حتى يقوموا بتجميع “أطلس خلايا الدماغ” الحقيقي.

قال لنا: «في رأيي، يعتبر تحليل مليون خلية عينة صغيرة نظرًا لتعقيد الدماغ البشري. عدد قليل جدًا من الناس يدركون أن الدماغ البشري يحتوي في المتوسط ​​على 86 مليار خلية تتفاعل مع بعضها البعض باستمرار.

وأضاف: “ما يجعل الأمر أكثر صعوبة هو التفاعلات بين الخلايا، والتي هي أكثر تعقيدا بكثير”. “ومع ذلك، باستخدام أدوات التصوير والذكاء الاصطناعي الأكثر قوة، قد نكون قادرين على فهم الأنماط المتعلقة بظروف معينة.”

من وجهة نظر الدكتور إيفانتو، “(أ) المجال الواعد أكثر هو الحوسبة الكمومية، والتي ربطها بالتقدم الأخير في الذكاء الاصطناعي، وقد تكون أكثر فعالية في فهم الدماغ البشري.”

ومع ذلك، أشار إلى أنه “من المشجع للغاية أن يستخدم الباحثون المزيد من التكنولوجيا للخطوات التالية في فهم الدماغ البشري، وأعتقد أن هذا هو النهج الصحيح”.

وأشار الدكتور والس-باس إلى أن الباحثين «حددوا مناطق الجينوم في خلايا الدماغ الفردية التي تحدد ما إذا كان سيتم التعبير عن الجين، أي تحويله إلى RNA ثم بروتين، لأداء وظائف محددة».

وأوضحت: “من هذا، تمكن الباحثون بعد ذلك من ربط الجينات التي كانت مرتبطة سابقًا بالفصام وغيره من الاضطرابات النفسية بمناطق في الحمض النووي حيث يتم تنظيم التعبير عن هذه الجينات”.

“إن فهم كيفية تنظيم التعبير الجيني في أنواع معينة من الخلايا في الدماغ يعد تقدمًا كبيرًا من شأنه أن يساعد في تسليط الضوء على الآليات العصبية الحيوية للاضطرابات النفسية ويمكن أن يؤدي إلى تطوير علاجات جديدة لعلاج هذه الاضطرابات.”

– د. كونسويلو فالس-باس

وأوضح الدكتور سلطان أن هذا “البحث له آثار كبيرة على المرضى والجمهور”.

وأوضح الدكتور سلطان: “إنه يعزز فهمنا للأسس الجينية للاضطرابات النفسية العصبية، مما يمهد الطريق لمزيد من العلاجات المستهدفة والطب الدقيق في الطب النفسي العصبي”.

وأشار الدكتور إيفانتو إلى أنه “على المدى القصير، ستكون الآثار المترتبة على المرضى والجمهور محدودة. يستغرق الأمر سنوات حتى يمر الاختبار بمرحلة البحث ويجمع الأدلة ليتم تنفيذها في الممارسة السريرية.

وأضاف: «ومع ذلك، فقد نتمكن على المدى الطويل من فهم أصل بعض الاضطرابات العصبية والنفسية وربما أبعد من ذلك!»

“إذا أصبحت التكنولوجيا فعالة، فلن يلعب ذلك دورًا في علاج الحالات فحسب، بل سيلعب أيضًا دورًا أكثر إثارة في الوقاية. وأخيرًا، الأهم هو تقديم مثال من خلال هذه الدراسة وتشجيع مجتمع الباحثين على استخدام الذكاء الاصطناعي والتكنولوجيا في مشاريعهم.

ووافقت الدكتورة إيفانتو على ذلك، وخلصت إلى أن “المستقبل يبدو واعدًا”.