تأثیر گستره ژنتیکی HD بر رشد مغز موضوع داغ در تحقیقات HD بوده است. تیمی از محققان به سرپرستی دکتر ساندرین هامبرت در انستیتو علوم اعصاب گرنوبل، بافت جنین انسان را مورد بررسی قرار دادند تا نشان دهند که ژن جهش یافته HD باعث تغییرات اولیه در الگوهای اولیه رشد مغز می شود. اما این تغییرات در رشد واقعاً چه نوع تأثیری دارند؟ افرادی که با ژن جهش یافته HD متولد می شوند، به وضوح برای سال ها زنده می مانند و رشد می کنند، حتی چندین دهه قبل از بروز علائم مغزی. بنابراین در حالی که این یافته‌ها نشان نمی‌دهند که تغییرات رشدی اثرات فوری ایجاد می‌کنند، اما تفسیر دقیق را توجیه می‌کنند.

کمی از این، کمی از آن

قبل از اینکه شروع کنیم - یک مرور مطالب سریع از مقدمه زیست‌شناسی (Bio 101) می‌تواند به پاکسازی اصطلاحاتی که معمولاً استفاده می‌کنیم، کمک کند. ما در مورد بیماری هانتینگتون صحبت می کنیم، اما از کلمه هانتینگتین زیاد استفاده می کنیم. HD به خود بیماری اشاره دارد و هانتینگتین به ژن و/یا پروتئینی که باعث بیماری می شود اشاره دارد. دانشمندان فکر می‌کنند باهوش هستند و فقط برای خلاقیت، نام ژن/پروتئین را کمی تغییر دادند. فقط متشکر باشید که واقعاً خلاق نبودند و نام آن را از روی دیوار مانند sonic hedgehog، 18 wheeler یا tinman (به قول ما نام‌های ژن واقعی) گذاشتند.

و در حالی که کلمه “huntingtin” هم به یک ژن و هم به یک پروتئین اشاره دارد، آنها در واقع کاملاً متفاوت هستند. شما می توانید یک ژن را به عنوان یک دستور غذا در نظر بگیرید - دستورالعمل های مکتوب در مورد اینکه چه چیزی باید درست شود را ارائه می دهد. و پروتئین محصول است - شما می توانید آن را مانند محصول یک دستور غذا تصور کنید، مانند یک پای. بنابراین ژن هانتینگتین دستور غذای شکار با پروتئین است که محصول آن است.

با وجود اینکه ژن هانتینگتین در سال 1993 کشف شد، هنوز چیزهای زیادی در مورد عملکرد این پروتئین نمی دانیم. یکی از دلایل آن این است که محققان دریافته اند که هانتینگتین در واقع عملکردهای زیادی دارد - انجام کمی از این کار، و کمی از آن در سلول های سراسر بدن و در طول عمر ما. و در حالی که برخی از این عملکردها در حال آشکار شدن هستند، هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری باقی مانده است.

یکی از نقش‌هایی که اخیراً برای پروتئین هانتینگتین پیشنهاد شده است، کمک به رشد مغز است. به یاد داشته باشید - افرادی که جهش HD را به ارث می برند، تغییرات ژنتیکی را دارند که باعث ایجاد بیماری از زمانی قبل از تولدشان می شود. اما در اکثر بیماران HD، علائم برای چندین دهه ظاهر نمی شوند. یکی از اهداف محققان HD، درک اولیه ترین تغییرات ناشی از جهش HD، تلاش برای کمک به ترسیم این تغییرات و اختلالات بعدی است که منجر به علائم HD می شود.

برای مطالعه تغییرات اولیه در تکامل، دانشمندان از مدل های موش و سلول برای شناسایی عملکرد پروتئین هانتینگتین استفاده کرده اند. شواهد فزاینده نشان می دهد که تغییرات ظریفی در رشد مغز در سلول ها و موش هایی که ژن جهش یافته HD را بیان می کنند وجود دارد. ما اخیراً در مورد تغییرات مرتبط با تکامل شرح داده شده در یک مدل سلولی سه بعدی و کوچک مغزی HD که می‌توانید در مورد آن [اینجا] بخوانید (https://en.hdbuzz.net/278) نوشتیم.

اما، همانطور که همه می‌دانید، موش‌ها انسان نیستند و مدل‌هایی که به سلول‌های رشد یافته در ظرف نگاه می‌کنند، نمی‌توانند کل داستان HD در انسان را به ما بگویند. همانطور که اغلب می گوییم، فقط انسان ها به بیماری هانتینگتون مبتلا می شوند. و دلیل اینکه محققان در حال مطالعه HD هستند، یافتن درمانی برای انسان مبتلا به HD است. بنابراین بهترین نمونه هایی که برای مشاهده این فرآیند استفاده می شود، از انسان ها هستند.

«پیام اصلی این است که این مطالعه نشان داده که سلول‌های ناحیه خاصی از مغز در یک لحظه زمانی خاصی به دلیل جهشی که باعث HD می‌شود، تفاوت‌هایی در رشد دارند. »

مکان مناسب در زمان مناسب – آیا حیاتی است؟

برای تعیین اینکه آیا HD باعث تغییرات سلولی در مراحل اولیه رشد مغز انسان می شود، محققان به رهبری دکتر هامبرت، مغز در حال رشد را در جنین های انسانی که در هفته 13 بارداری بودند بررسی کردند. این اطلاعاتی را در اختیار محققان قرار می‌دهد که در یک نقطه زمانی خاص در طول تکامل اولیه چه اتفاقی می‌افتد - مانند عکسی از یک لحظه خاص.

آنها به طور خاص به کوتکس در حال تکامل نگاه کردند - قسمت بیرونی چروکیده مغز که بسیاری از رفتارهای پیچیده ما را اجرا می کند. در بافت جنین انسان حامل جهش HD، سرعت تقسیم سلول ها کندتر بود و مکان آنها در مغز تغییر می کرد. این در یک مدل موش نیز مشاهده شد، که نشان می‌دهد این اثرات قطعاً به جهش HD مرتبط است.

هنگامی که یک سلول به یک نورون بالغ تبدیل می شود، به طور فیزیکی در مغز حرکت می کند. بنابراین در این مرحله از رشد، برخی از سلول‌ها در زمان مناسب در مکان مناسب نیستند و تعادل را در مغز در حال رشد به هم می‌ریزند.

پیام اصلی این است که این مطالعه نشان داد که سلول‌های ناحیه خاصی از مغز در یک نقطه زمانی خاص به دلیل جهشی که باعث HD می‌شود، تفاوت‌هایی در رشد دارند. با این حال، مهم است بدانید که ساخت سلول‌های مغز در بزرگسالی فرآیندی بسیار متفاوت با زمانی است که سلول‌های مغز برای اولین بار در طول تکامل ساخته می‌شوند. بنابراین در حالی که این مطالعه بررسی می‌کند که چگونه جهش HD بر رشد سلول‌های مغزی تأثیر می‌گذارد، به تغییرات در شکل‌گیری سلول‌های مغز بالغ یا اینکه چرا سلول‌های جدید جایگزین آنها نمی‌شوند، توجهی نمی‌کند. اینها سوالاتی برای مطالعات بعدی هستند.

همکاری با یکدیگر

بنابراین چطور مغز تکامل و عملکرد خود را به طور طبیعی تغییر میدهد؟ سایر نواحی مغز کمک می کنند! مثل زمانی است که باید یک پروژه گروهی انجام دهید، اما یکی از اعضای تیم تنبل است - بقیه اعضای تیم کمی بیشتر برای پروژه کار انجام می دهند.

در واقع، ما دیده‌ایم که این مورد در سایر مطالعات روی انسان‌ها وجود دارد. یک مطالعه اخیر - مطالعه Change-HD - از MRI برای بررسی اندازه نواحی مختلف مغز در کودکان (6 تا 18 ساله) که جهش HD را به ارث برده‌اند، اما سال‌ها از شروع علائم فاصله دارند، استفاده کرد. این کودکان با رضایت والدین خود در این مطالعه شرکت کردند که هدف آن درک اولین تغییرات قابل تشخیص در افراد حامل جهش HD بود.

در مقایسه با بچه‌هایی که جهش HD را به ارث نمی‌برند، بچه‌هایی که در ابتدا یک جسم مخطط کمی بزرگ‌تر دارند (ناحیه‌ای از مغز که در نهایت به دلیل HD سلول‌های زیادی را از دست می‌دهد) که با افزایش سن از نظر اندازه کاهش می‌یابد. اما بچه هایی که جهش HD را به ارث برده بودند، بیشتر ارتباط بین سایر نواحی مغزشان و همین ناحیه مغز داشتند.

این نشان می‌دهد که بچه‌هایی که جهش HD را به ارث می‌برند، در نواحی خاصی از مغز که زودتر تحت تأثیر HD قرار گرفته‌اند، رشد سریع‌تری دارند و همین منطقه مغز در نهایت به مرور زمان کوچک می‌شود. اما به نظر می رسد که سایر نواحی مغز برای کمک به جبران این جدول زمانی رشد تغییر یافته دست به دست می شوند. بنابراین سایر نواحی مغز سستی را برای ناحیه مغز که وزن خود را نمی کشد، انتخاب می کنند.

«حتی اگر HD ممکن است باعث تغییرات ظریف در رشد مغز شود که به نظر می رسد از قبل از تولد وجود داشته باشد، مطالعات دیگر به ما نشان می دهد که تغییرات در رشد به نظر نمی رسد علائمی ایجاد کند که بتوانیم آن ها را اندازه گیری کنیم. »

ساختار فوراً عملکرد را تعیین نمی کند

هرگز گروهی را که با هم خوب کار می کنند دست کم نگیرید. در حالی که ممکن است هر یک از اعضا عملکرد خود را دقیقاً همانطور که به آنها اختصاص داده شده انجام ندهد، آنها به کار با هم عادت می کنند. و ممکن است زمان زیادی طول بکشد تا شکاف هایی در روند انجام کارها ظاهر شوند.

اخیراً از مطالعه بزرگسالان جوان HD (HD-YAS) دریافتیم که حتی با گذشت 24 سال از شروع علائم پیش‌بینی‌شده، افراد حامل جهش HD هیچ کاهشی در تفکر یا خلق و خوی نشان ندادند. (شما می توانید اطلاعات بیشتری در مورد مطالعه HD-YAS اینجا بخوانید. حتی اگر HD ممکن است باعث تغییرات ظریف در رشد مغز شود که به نظر می رسد از قبل از تولد وجود داشته باشد، مطالعات دیگر به ما نشان می دهد که به نظر نمی رسد تغییرات در رشد باعث ایجاد علائمی شود که بتوانیم آن ها را اندازه گیری کنیم. بنابراین این احتمال وجود دارد که مغز بتواند این تغییرات اولیه را جبران کند.

با این مطالعه جدید، شواهد بیشتری در دست داریم که نشان می‌دهد هانتینگتین در رشد مغز نقش دارد و به فهرست عملکردهای انجام شده توسط این پروتئین اضافه می‌شود. درک دقیق چگونگی دخالت هانتینگتین در این فرآیند به آشکار شدن کلی چیزهایی در مورد توسعه انسانی کمک می کند. و این به ما اوج علمی تکاملی را می دهد!

یافته‌های این مطالعه جدید همچنین این سؤال را ایجاد می‌کند که دقیقاً چه مکانیسم‌هایی برای حفظ سلامت مغز HD برای مدت طولانی جبران می‌کنند؟ و آیا می‌توانیم آن‌ها را برای گسترش آن فرآیند به عنوان یک استراتژی درمانی شناسایی کنیم؟ ما هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد آن حوزه از تحقیقات HD داریم، اما احتمالاً مطالعات آینده ادامه خواهد داشت.