مطالعه اسرار پیری مغز با سندرم داون را آشکار می کند

در اولین مطالعه از نوع خود، محققان سانفورد برنهام پربیس تغییرات مولکولی را در مغز پیر افراد مبتلا به سندرم داون کشف کردند که می‌تواند به توضیح چالش‌های شناختی آن‌ها، از جمله توسعه یکنواخت بیماری آلزایمر در این افراد در آینده کمک کند. یافته ها، منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم، می تواند راه را برای درمان های جدید برای کمک به افراد مبتلا به سندرم داون و بیماری آلزایمر هموار کند.

جرولد چون، نویسنده ارشد، پروفسور و معاون ارشد دانشگاه می‌گوید: «سطح بسیار بالایی از تنوع مولکولی و سلولی بر روی سلول‌های منفرد مغز تأثیر می‌گذارد که راه‌های جدیدی برای درک سندرم داون و بیماری آلزایمر فراهم می‌کند.» کشف داروی علوم اعصاب در Sanford Burnham Prebys.

یک سوال قدیمی نیاز به تکنیک های جدید دارد

سندرم داون که به عنوان تریزومی 21 نیز شناخته می شود، زمانی رخ می دهد که بدن یک نسخه اضافی از کروموزوم 21 انسان داشته باشد و در نتیجه به جای دو نسخه معمول، سه نسخه ایجاد شود. این بیماری که در حدود یک مورد از هر 700 تولد رخ می دهد، شایع ترین اختلال کروموزومی است. علاوه بر چالش‌های شناختی مادام‌العمر، همه افراد مبتلا به سندرم داون در آینده در معرض تخریب عصبی هستند.

چون می گوید: «تا زمانی که به 40 سالگی می رسند، هر فرد مبتلا به سندرم داون مقداری آسیب شناسی آلزایمر را تجربه می کند. ما پرسیدیم قبل از شروع بیماری آلزایمر در مغز چه اتفاقی می افتد.

در حالی که برخی از ژن ها و مسیرهای بیوشیمیایی دخیل در ایجاد آلزایمر در افراد مبتلا به سندرم داون شناسایی شده است، تصویر بزرگتر – تغییرات سلولی و مولکولی که مسئول ایجاد این مسیرها هستند – همچنان یک راز باقی مانده است.

برای بررسی این سوال، چون و تیمش 29 مغز سندرم داون پس از مرگ را با استفاده از روشی به نام رونویسی تک هسته ای، که به مولکول های RNA درون سلول های منفرد نگاه می کند، تجزیه و تحلیل کردند. از آنجایی که RNA پروتئین ها را کد می کند، دانستن توالی RNA نشان می دهد که کدام پروتئین ها احتمالاً تولید می شوند. و در حالی که این تکنیک به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها استفاده می شود، هرگز در مغز سندرم داون استفاده نشده است. علاوه بر این، این مقاله نشان دهنده اولین استفاده منتشر شده از توالی یابی طولانی مدت در مغز انسان است، یک روش تعیین توالی ژنی دقیق تر و کمتر مستعد خطا.

چون می‌گوید: «مطالعه ما تغییرات ناشناخته‌ای را در انواع سلول‌های مغز نشان داد که شامل صدها هزار RNA هرگز دیده نشده بود که با استفاده از تکنیک‌های استاندارد قابل مشاهده نیستند.» اکنون می توان اینها را برای درک مغز در نظر گرفت.

مغز سندرم داون یک چشم انداز مولکولی غنی است

این تیم چندین جنبه منحصر به فرد از مغز مبتلا به سندرم داون را پیدا کردند که می تواند به شناسایی منشا چالش های شناختی سندرم داون و آلزایمر کمک کند. اول، آنها دریافتند که در سندرم داون، به طور کلی نورون های بازدارنده نسبت به تحریک کننده در مغز وجود دارد، به این معنی که تعداد نورون هایی که سیگنال های الکتریکی مغز را مسدود می کنند، بیشتر از نورون هایی هستند که آنها را تحریک می کنند. آنها همچنین افزایش زودهنگام و پایدار در میکروگلیا فعال شده، نوعی سلول مغزی که هدف نوظهوری برای درمان اشکال رایج بیماری آلزایمر است، دریافتند.

چون می‌گوید: «ما می‌توانیم این ویژگی‌های میکروگلیال را در مغزهای جوان، خیلی قبل از وقوع آلزایمر ببینیم. “این یافته میکروگلیا را به عنوان یک بازیکن برجسته و اولیه در مغز سندرم داون شناسایی می کند.”

این تیم همچنین در هزاران RNA به نام اتصالات درون اگزونیک، امضاهای ویژه ای پیدا کردند، جایی که بخش های کد کننده پروتئین از مواد ژنتیکی به هم می پیوندند و مولکول های جدیدی را تشکیل می دهند. این اتصالات قبلا فقط در یک ژن به نام APP دیده شده بود که تصور می شود تغییرات آن باعث آلزایمر می شود.

وجود این اتصالات با پدیده ای در مغز به نام نوترکیب ژن سوماتیک مطابقت دارد: زمانی که DNA به ترکیبات ژنی جدید تبدیل می شود. نوترکیبی ژن سوماتیک قبلا توسط محققان برای عمل در بیماری آلزایمر پیشنهاد شده بود و این یافته های جدید این فرضیه را تقویت می کند.

چون می‌گوید: «برای تأیید اینکه آیا این RNA‌های جدید بازترکیب ژن سوماتیکی را منعکس می‌کنند یا از منبع دیگری می‌آیند، به مطالعات بیشتری نیاز است». اما با توجه به آنچه قبلاً در مغز آلزایمر یافته‌ایم، این شواهد جدید سندرم داون به این سمت اشاره دارد و ما برای بررسی بیشتر آن هیجان‌زده هستیم.

بهترین ها ممکن است هنوز در راه باشند

اگرچه کار هنوز به پایان نرسیده است، اما این تحقیق گامی بی‌سابقه به جلو در نگاه به نوروبیولوژی سندرم داون در طول عمر است و راه‌های جدیدی برای تحقیق ایجاد می‌کند.

چون می‌گوید: «این شگفت‌انگیز است که افراد مبتلا به سندرم داون در حال حاضر طولانی‌تر از هر مقطع دیگری از تاریخ زندگی می‌کنند، و ما امیدواریم که تحقیقات ما در نهایت به بهبود کیفیت زندگی آنها در تمام سنین کمک کند.» ما از اهداکنندگان مغز و همچنین خانواده‌های آنها سپاسگزاریم که به تیم ما و سایر محققان کمک کردند تا درک ما از سندرم داون و بیماری آلزایمر را شکل دهند.»

ارائه شده توسط Sanford Burnham Prebys