کشف پروتئینی که باعث زوال عقل زودرس می‌شود

به گزارش اس‌دی، دانشمندان در آزمایشگاه بیولوژی مولکولی MRC، تجمعات پروتئینی موسوم به TAF۱۵ را به عنوان یک عامل کلیدی در زوال عقل فرونتوتمپورال یا زوال عقل پیشانی گیجگاهی شناسایی کرده‌اند، کشفی که می‌تواند در تشخیص و درمان این بیماری انقلاب ایجاد کند.

این مطالعه همچنین درگیری بالقوه TAF۱۵ را هم در زوال عقل پیشانی گیجگاهی و هم در بیماری نورون حرکتی بررسی می‌کند.

بنابراین پژوهشگران این آزمایشگاه، اولین هدف درمانی بالقوه را برای نوعی از زوال عقل زودرس ایجاد کرده‌اند.

عامل اغلب بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی از جمله زوال عقل، پروتئین‌هایی هستند که در رشته‌هایی به نام آمیلوئیدها تجمع می‌کنند.

در بیشتر این بیماری‌ها، پژوهشگران پروتئین‌هایی را شناسایی کرده‌اند که تجمع می‌کنند و به آنها اجازه می‌دهد این پروتئین‌ها را برای آزمایش‌های تشخیصی و درمان هدف قرار دهند. اما دانشمندان در حدود ۱۰ درصد از موارد زوال عقل پیشانی گیجگاهی، هنوز پروتئین سرکش عامل آن را شناسایی نکرده بودند.

اکنون دانشمندان ساختارهای تجمعی پروتئین TAF۱۵ را در عامل این بیماری دانسته‌اند.

ماهیت زوال عقل پیشانی گیجگاهی

زوال عقل پیشانی گیجگاهی در نتیجه تخریب لوب‌های پیشانی و گیجگاهی مغز که احساسات، شخصیت و رفتار و همچنین گفتار و درک کلمات را کنترل می‌کنند، ایجاد می‌شود.

این بیماری معمولاً در سنین پایین‌تر از بیماری آلزایمر شروع می‌شود و اغلب در افراد ۴۵ تا ۶۵ ساله تشخیص داده می‌شود، اگرچه می‌تواند افراد جوان‌تر یا مسن‌تر را نیز تحت تأثیر قرار دهد.

در مقاله‌ای که به تازگی در مجله «نیچر»(Nature) منتشر شده است، پژوهش‌هایی به رهبری دانشمندان آزمایشگاه بیولوژی مولکولی شورای تحقیقات پزشکی(MRC) در کمبریج بریتانیا، ساختارهای تجمعی پروتئینی را شناسایی کرده است که می‌تواند هدفی برای توسعه آینده آزمایش‌های تشخیصی و درمان‌ها باشد.

پیشرفت در درک مولکولی

دکتر بنجامین ریسکلدی-فالکون که این مطالعه را در آزمایشگاه بیولوژی مولکولی MRC رهبری کرد، می‌گوید: این کشف، درک ما را از اساس مولکولی زوال عقل پیشانی گیجگاهی تغییر می‌دهد. این یک یافته نادر از یک عضو جدید از گروه کوچکی از پروتئین‌ها است که در بیماری‌های تخریب عصبی تجمع می‌یابند.

وی افزود: اکنون که این پروتئین کلیدی و ساختار آن را شناسایی کرده‌ایم، می‌توانیم آن را برای تشخیص و درمان این نوع زوال عقل مورد هدف قرار دهیم، دقیقا مشابه با استراتژی‌هایی که در حال حاضر برای هدف قرار دادن کل پروتئین‌های آمیلوئید بتا و تاو که مشخصه‌های بیماری آلزایمر هستند، در حال انجام است.

تکنیک‌های پیشرفته بینش‌های جدید را هویدا می‌کنند

دانشمندان از میکروسکوپ الکترونی کرایو پیشرفته(cryo-EM) برای مطالعه توده‌های پروتئینی از مغز اهدایی متعلق به چهار نفری که این نوع زوال عقل پیشانی گیجگاهی را در وضوح اتمی داشتند، استفاده کردند.

دانشمندان مدت‌ها فکر می‌کردند در این نوع زوال عقل، پروتئینی به نام FUS بر اساس شباهت‌هایی که با سایر بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی دارد، تجمع می‌یابد.

پژوهشگران آزمایشگاه بیولوژی مولکولی MRC با استفاده از میکروسکوپ الکترونی کرایو پیشرفته توانستند تشخیص دهند که تجمعات پروتئینی هر مغز دارای ساختار اتمی یکسانی هستند و در کمال تعجب، این پروتئین FUS نبود، بلکه پروتئین دیگری به نام TAF۱۵ بود.

دکتر استفان تتر از آزمایشگاه بیولوژی مولکولی MRC که نویسنده ارشد این مقاله است، گفت: این یک نتیجه غیرمنتظره است، زیرا قبل از این مطالعه، TAF۱۵ برای تشکیل رشته‌های آمیلوئید در بیماری‌های عصبی و بدون ساختار شناخته شده نبود و هیچ ساختاری از این پروتئین وجود نداشت.

وی افزود: میکروسکوپ الکترونی کرایو پیشرفته درک ما از آسیب‌شناسی مولکولی زوال عقل و بیماری‌های عصبی را به طور گسترده‌تر با ارائه بینش‌هایی فراتر از توانایی‌های فناوری‌های قبلی ما تغییر می‌دهد.

دکتر ریسکلدی-فالکون می‌گوید: چالش فنی انجام این کار با میکروسکوپ الکترونی کرایو پیشرفته به این معنی بود که ما فقط می‌توانستیم به مغز چهار نفر نگاه کنیم. با این حال اکنون که این پروتئین کلیدی و ساختار آن را می‌دانیم، این پتانسیل را داریم که ابزارهایی برای غربالگری این توده‌های پروتئینی غیرطبیعی در صدها نمونه بیماران ایجاد کنیم تا میزان گسترده بودن آن را آزمایش کنیم.

زوال عقل پیشانی گیجگاهی و بیماری لو گهریگ

برخی از افراد مبتلا به زوال عقل پیشانی گیجگاهی به بیماری لو گهریگ یا بیماری نورون‌های حرکتی نیز مبتلا هستند که نشان دهنده وضعیتی است که در آن افراد به تدریج کنترل عضلات خود را از دست می‌دهند.

در این مطالعه، دو نفر از افرادی که مغز خود را اهدا کرده بودند، علائم هر دو بیماری را داشتند و پژوهشگران برای این افراد، همان ساختار تجمعی TAF۱۵ را در مناطق مغز مرتبط با بیماری نورون‌های حرکتی شناسایی کردند.

دکتر ریسکلدی-فالکون می‌گوید: وجود توده‌های TAF۱۵ یکسان در دو فرد مبتلا به زوال عقل پیشانی گیجگاهی و علائم بیماری نورون حرکتی، این احتمال را افزایش می‌دهد که TAF۱۵ ممکن است در هر دو بیماری نقش داشته باشد.

وی افزود: ما اکنون در حال مطالعه هستیم که آیا تجمع نابجای TAF۱۵ در افرادی که فقط بیماری نورون حرکتی دارند و به زوال عقل پیشانی گیجگاهی مبتلا نیستند، وجود دارد یا خیر.

دکتر شارلوت دورکین، رئیس هیئت پزشکی مولکولی و سلولی شورای تحقیقات پزشکی گفت: دهه‌ها تحقیق پیشرو در جهان در آزمایشگاه بیولوژی مولکولی MRC باعث پیشرفت میکروسکوپ الکترونی کرایو پیشرفته شد که جایزه نوبل را برای دکتر ریچارد هندرسون در سال ۲۰۱۷ به ارمغان آورد.

وی افزود: این جدیدترین مطالعه که پروتئین مرتبط با یک نوع زوال عقل پیشانی گیجگاهی را شناسایی می‌کند، موفقیت مرکز ما را در توضیح ساختارهای پروتئینی مرتبط با زوال عقل توسط میکروسکوپ الکترونی کرایو پیشرفته ادامه می‌دهد.

وی در پایان گفت: دانستن هویت و ساختار اصلی این رشته‌ها در این شکل نادر از زوال عقل زودرس برای توسعه آزمایش‌های تشخیصی اولیه و داروها برای مبارزه با شکل‌گیری آنها حیاتی است.

این مطالعه توسط شورای پژوهشی پزشکی، مرکز تحقیقات آلزایمر انگلیس، مؤسسه ملی بهداشت ایالات متحده، انجمن آلزایمر، انجمن زوال عقل پیشانی گیجگاهی و بنیاد ملی علوم سوئیس تأمین و حمایت شده است.