دانشمندان دانشگاه رایس یک روش غیرتهاجمی برای نظارت بر پویایی فعالیت ژن‌ها در مغز ایجاد کرده‌اند که بررسی رشد مغز، عملکرد شناختی و بیماری‌های عصبی را آسان‌تر می‌کند.
به گزارش تک‌ناک، مغز که محافظت‌شده‌ترین عضو بدن است، درون یک سد بسیار پیچیده و تقریباً غیرقابل نفوذ قرار گرفته است که توسط رگ‌های خونی تخصصی تشکیل شده است.
این ساختار آناتومیکی محافظ، اگرچه برای دفاع در برابر تهدیدات خارجی بسیار مهم است، اما موانع مهمی را برای محققانی که سعی در مطالعه فعالیت ژن‌های مغز دارند، ایجاد می‌کند. درک فعالیت ژن برای کشف مکانیسم های پشت بیماری های مختلف حیاتی است.
پایش غیرتهاجمی فعالیت ژن
جرزی زابلسکی، مهندس زیستی دانشکاه رایس و همکارانش دسته منحصر به فردی از مولکول‌ها را مهندسی کرده‌اند که به عنوان نشانگرهای فعالیت آزاد شده (RMAs) شناخته می‌شوند که می‌توانند برای اندازه‌گیری فعالیت ژن در مغز از طریق یک آزمایش خون ساده استفاده شوند.
زابلسکی گفت: معمولاً اگر بخواهید به فعالیت ژن در مغز نگاه کنید، باید پس از مرگ فرد این کار را انجام دهید. برخی از تکنیک‌های مدرن‌تر تصویربرداری عصبی وجود دارند که می‌توانند این کار را انجام دهند، اما آنها فاقد حساسیت و ویژگی برای ردیابی تغییرات در انواع سلول‌های خاص هستند.
پلتفرم RMA
زابلسکی افزود: با پلتفرم RMA، می‌توانیم یک گزارشگر فعالیت ژن مصنوعی را به مغز معرفی کنیم که پروتئینی تولید می‌کند که می‌تواند از سد خونی مغزی عبور کند. سپس می‌توانیم تغییرات فعالیت ژن مورد نظر را با یک آزمایش خون ساده اندازه‌گیری کنیم.
زابلسکی پس از اینکه مغز به سرعت تزریقات آنتی بادی درمانی را پاک کرد، ابتدا احتمال وجود گزارشگر مصنوعی فعالیت ژن را در نظر گرفت.
او توضیح داد: هر زمان که این تزریق‌ها انجام می‌شد، آنتی‌بادی‌ها ناپدید می‌شدند و به اندازه کافی در مغز باقی نمی‌ماندند تا یک درمان مؤثر انجام شود اما ما فکر می‌کردیم که شکست درمان‌های آنتی‌بادی می‌تواند به نفع ما باشد.
اگر بخشی از آنتی بادی که مسئول این فرار است را بگیریم و آن را به پروتئینی که به راحتی قابل تشخیص باشد، وصل کنیم چه می شود؟ با این کار ما توانستیم ببینیم کجا، چه زمان و چه مقدار از یک ژن خاص در مغز فعال می‌شود.
تکنیک های پیچیده مهندسی زیستی
محققان دیگر قبلاً تعیین کرده بودند که آنتی‌بادی‌ها با استفاده از گیرنده متبلور پذیر قطعه نوزاد (FcRn)که ژنی است که به حفظ میزان آنتی‌بادی‌های موجود در بدن کمک می‌کند، از سد خونی مغزی عبور می‌کنند.
زابلسکی و گروهش با استفاده از تکنیک‌های پیچیده مهندسی زیستی، بخشی از آنتی‌بادی را که به آن کمک می‌کند از سد خونی مغزی عبور کند، به یک پروتئین گزارشگر معمولی متصل کردند تا از این دریچه فرار بیولوژیکی استفاده کند.
هنگامی که محققان RMA ها را به یک ژن خاص متصل کردند و آن ژن را در مغز یک موش فعال کردند، توانستند آن فعالیت را در خون حیوان نیز مشاهده کنند.
حساسیت و کاربردهای بالقوه RMA
زابلسکی گفت: این روش بسیار حساس است و می تواند تغییرات در سلول های خاص را ردیابی کند. تولید این پروتئین در تقریباً 1 درصد از مغز، سطح خون آن را تا 100000 برابر در مقایسه با سطح اولیه افزایش داد. ما می‌توانیم به طور خاص فعالیت این پروتئین را تنها با یک آزمایش خون ردیابی کنیم.
در حال حاضر، زابلسکی RMA را به عنوان یک ابزار تحقیقاتی حیاتی برای کمک به دانشمندان برای نظارت بهتر فعالیت ژن در مغز می‌داند. به عنوان مثال او گفت پلت فرم RMA می تواند برای بررسی مدت زمان ماندگاری ژن درمانی های جدید در مغز در طول زمان مورد استفاده قرار گیرد.
او گفت: ما می‌توانیم این درمان‌های جدید را فقط با یک آزمایش خون دنبال کنیم و در طول زمان به نظارت بر آنها ادامه دهیم، زیرا پلتفرم RMA غیرتهاجمی است.
همچنین ما می‌توانیم از RMA برای مطالعه فعالیت ژن در ارتباط با بیماری‌های مختلف استفاده کنیم. توانایی بررسی تغییرات فعالیت ژن های مختلف به ما امکان می دهد بفهمیم چه چیزی منجر به بیماری می شود و چگونه خود بیماری فعالیت ژن را در مغز تغییر می دهد. این مسئله می‌تواند سرنخ‌های جدیدی برای توسعه دارو یا حتی برای نحوه پیشگیری از بیماری‌های عصبی در وهله اول ارائه دهد.
این مطالعه 10 ژانویه در مجله Nature Biotechnology منتشر شد.
