العلم نور يقذفه الله في قلب من يشاء: الجين المقترن بالتوحد يغير نوعية خلايا الدماغ

22 نوفمبر 2023

المترجم: عدنان احمد الحاجي

المقالة 338 لسنة 2023

Autism-associated gene alters brain cell identity

November 22, 2023

مصدر الصورة: Medboundtimes.com

يبدو أن الجين الذي قُرن سابقًا باضطراب طيف التوحد (ASD) من قبل باحثي مركز ساوثويسترن الطبي في جامعة تكساس يلعب دورًا مهمًا في توجيه الخلايا في منطقة الحصين في الدماغ نحو هوياتها (نوعياتها) الحتمية، حسبما أفاد نفس الفريق في دراسة جديدة نُشرت في مجلة تقدم العلوم⁽¹⁾ Science Advances قد تؤدي النتائج في نهاية المطاف إلى علاجات جديدة لاضطراب النمو العصبي⁽²⁾ السائد.

"هذه الدراسة هي واحدة من الدراسات القليلة التي استطعنا من خلالها أن نفهم آلية اضطراب طيف التوحد،" كما قالت كبيرة الباحثين ماريا شحرور Maria Chahrour، أستاذ مشارك في علم الأعصاب والطب النفسي وباحث في معهد بيتر أودونيل الأبن للدماغ Peter O’Donnell Jr. Brain Institute في كلية ساوثويسترن للطب في جامعة تكساس.

يُشخص طفل واحد تقريبًا من كل 36 طفلًا في الولايات المتحدة باضطراب طيف التوحد، وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها. وشددت الدكتورة شحرور على الدور المهم الذي تلعبه الوراثيات (الجينتكس) في اضطراب طيف التوحد، وأشارت إلى أن الدراسات التي أُجريت على التوائم تفيد بأن نسبة قابلية التوريث⁽³⁾ لهذا الاضطراب تصل إلى 90% . وأضافت أنه على الرغم من التعرف على مئات الجينات المرتبطة باضطراب طيف التوحد، إلا أن مدى دور هذه الجينات في هذا الاضطراب لا زال غير معروف إلى حد كبير.

في عام 2020، اكتشفت الدكتورة شحرور وزملاؤها جينًا مقترنًا باضطراب طيف التوحد يدعى KDM5A، مما يثبت أن الحاملين لطفرات في هذا الجين عادةً ما يُصابون باضطراب طيف التوحد واضطراب النطق⁽⁴⁾والإعاقة الذهنية⁽⁵⁾، وأعراض أخرى. على الرغم من أن جين KDM5A معروف أنه يشفر منظِّم الكروماتين⁽⁶⁾ - والكروماتين هو بروتين يؤثر في كيفية حزْم (احتواء) الحمض النووي داخل الخلية وما إذا كانت تجري عملية تعبير لجينات أخرى [التعبير الجيني هو استخدام المعلومات الجينية لتخليق منتجات جينية وظيفية⁽⁷⁾] - إلا أن الآلية الكامنة وراء دوره في اضطراب طيف التوحد لم تكن معروفة.

معرفة أن منظِّمات (ضابطات) الكروماتين chromatin regulators [التي تضبط نسْخ الخلايا الطبيعية⁽⁸⁾] تؤثر في هوية (نوعية) الخلية، أو كيف تتمايز الخلايا إلى أنواع معينة، فقد بحثت الدكتورة شحرور وزملاؤها في مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا في فأر تم فيه التخلص من هذا الجين. لقد درسوا على وجه التحديد مركز التعلم والذاكرة في الدماغ، وهو الحصين، الذي تتغير بنيته ووظيفته في اضطراب طيف التوحد.

هذه الصورة لدماغ فأر أخذت باستخدام مجهر المجال الساطع تظهر الخلايا الوافرة في التنوع في الحُصين الملونة بألوان زائفة مختلفة. قامت ماريا شحرور وزملاؤها بالتحقيق في كيف تتأثر الخلايا الموجودة في الحصين باضطراب طيف التوحد، مما يدل على أن الأنواع الفرعية الفريدة من الخلايا العصبية الاستثارية والمثبطة معرضة بشكل خاص لفقد جين التوحد ومنظم الكروماتين.

يحتوي الحصين على أربعة أنواع رئيسة من الخلايا - الخلايا العصبية الاستثارية والخلايا العصبية المثبطة والخلايا الدبقية والخلايا البطانية - وتنقسم هذه الأربعة أنواع أيضًا إلى 24 نوعًا فرعيًا. وباستخدام تقنية تُعرف بـ تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي النواة single-nuclei RNA sequencing، قام الباحثون بعمل تسلسل لأكثر من 105 ألف نواة RNA لمقارنة مجموعات أنواع الخلايا الموجودة في الحصين بين الفئران التي فيها جين KDM5A والفئران التي عُطِّل فيه هذا الجين، أو "المعطل فيها الجين⁽⁹⁾".

أثبت التحليل الذي أجراه فريق البحث اختلافات واضحة في أربعة أنواع فرعية من الخلايا العصبية الإستثارية ونوعين فرعيين من الخلايا العصبية المثبطة. في الفئران التي لا تحتوي على (المعطل فيها) جين KDM5A، زاد عدد بعض أنواع الخلايا هذه، وانخفض عدد بعضها الآخر، وتحول أحد أنواعها الفرعية إلى نوع فرعي مختلف ضمن مجموعته الفرعية، مما يشير إلى أن جين KDM5A يلعب دورًا مهمًا في تحديد هوية (نوعية) الخلية أثناء النمو.

نظرة فاحصة في الخلايا الموجودة في حصين الفئران المعطل فيها جين KDM5A أثبتت أن الخلايا في هذه المنطقة تبدو أكثر نضجًا [المترجم: يُعرَّف النضج حين تصل الخلايا إلى كامل نموها أو جزء مستقر من حياتها⁽¹⁰] ، مع وجود خلايا متفرعة [المترجم: وهذا هو عبارة عن النمو المتسارع للخلايا الظهارية نموًا جانبيًا إلى نقاط / بداية التفرع مع توقف النمو المصاحب عند نقطة / بداية التفرغ⁽¹¹⁾] أطول وأطول بشكل غير طبيعي مقارنة بالحيوانات المعطل في حصينها جين KDM5A. العديد من الخلايا المصابة تقبع في منطقة من الحصين معروفة بـ CA1، وهي منطقة أساسية لتخزين الذكريات الاجتماعية social memories [المترجم: والتي تعرف أيضًا بالذاكرة الجمعية collective memories والتي يشترك فيها شخصان أو أكثر. كالأحداث الكبيرة⁽¹²⁾]. وقالت الدكتور شحرور إن التغيرات في أنواع الخلايا يمكن أن تؤدي إلى اختلال التوازن في الإستثارة والتثبيط، كما أن الخلل في النمو الخلوي يمكن أن يلحق الضرر بدارات الحصين العصبية وتؤدي إلى خلل وظيفي في الحصين، وهو ما يفسر ظهور بعض الأعراض المرتبطة باضطراب طيف التوحد.

قالت الدكتورة شحرور، وهي أيضًا أستاذ مشارك في مركز يوجين ماكديرموت Eugene McDermott Center للنمو البشري والتنمية هذه النتائج تعزز المهمة الحيوية لمختبرها: لفهم الآليات الجزيئية الكامنة وراء اضطراب طيف التوحد والاضطرابات النمائية ذات الصلة.