دستکاری رفتار میکروگلیا با نور

یک تیم تحقیقاتی بین المللی، متشکل از دانشمندان DZNE، بیمارستان دانشگاه بن، هلند، و ایالات متحده یک کمک مالی 1.3 میلیون دلاری توسط “برنامه علوم مرزی انسانی” برای بررسی سلول های ایمنی مغز و دستکاری آنها از طریق تابش نور اعطا شده است. این شامل استفاده از رونوشت های ژن (mRNA) به عنوان واسطه های مولکولی است. از این مطالعات آزمایشگاهی، دانشمندان قصد دارند بینش جدیدی در مورد چگونگی تغییر شکل این سلول‌ها در پاسخ به خطرات و نقشی که در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند آلزایمر دارند، به دست آورند.

مغز گروه خاصی از سلول های ایمنی به نام «میکروگلیا» را در خود جای داده است که سموم را از بین می برد، بقایای سلولی را از بین می برد و با عوامل بیماری زا مبارزه می کند و به حفظ سلامت مغز کمک می کند. این سلول‌های ایمنی در بافت حرکت می‌کنند و محیط محلی را با فرآیندهای کمی بررسی می‌کنند. وقتی میکروگلیاها خطری را احساس می‌کنند، فعال می‌شوند که با تغییراتی در مورفولوژی آنها همراه است. دکتر دراگومیر میلووانوویچ، بیوشیمیدان و رهبر گروه تحقیقاتی در سایت DZNE برلین، گفت: میکروگلیاها شکل لکه مانندی به خود می گیرند. “این دگرگونی برای عملکرد ایمونولوژیک میکروگلیا ضروری است. با این حال، چگونگی دستیابی به این رفتار پویا مشخص نیست. با مطالعات ما، امیدواریم در مورد مکانیسم های دخیل در این امر بیشتر بیاموزیم. مشخص است که میکروگلیا در آلزایمر بیش فعال می شود و اینکه اثر مفید اولیه آنها به یک پاسخ التهابی مزمن تبدیل می شود. بنابراین، درک بهتر میکروگلیا می تواند به ابداع درمان های جدید کمک کند.

سوئیچ برای رفتار میکروگلیا

برای این تلاش، میلووانوویچ با سه همکار، از جمله پروفسور کاترین لپک از بیمارستان دانشگاه بن در آلمان، و همچنین محققان دیگر از دانشگاه اوترخت در هلند، و از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، همکاری می کند. دانشمند DZNE توضیح داد: “ما یک تیم بین رشته ای هستیم و هر یک از اعضا تخصص خاص خود را روی میز می آورند. این شامل زیست شناسی سلولی، بیوشیمی RNA و پروتئین، شیمی مصنوعی و سایر زمینه ها می شود.” این همکاری بین‌المللی با حمایت «گرنت تحقیقات اولیه شغلی» برنامه علوم مرزی انسانی (HFSP)، مطالعه میکروگلیا در مغز موش و دستکاری رفتار میکروگلیا در کشت‌های سلولی با استفاده از مولکول‌های حساس به نور و نور لیزر است. “ما قصد داریم ترکیباتی ایجاد کنیم که بر تولید پروتئین ها تأثیر بگذارند. به طور خاص، پروتئین هایی که در مورفولوژی میکروگلیا مهم هستند. نکته کلیدی این است که ترکیباتی که ما سنتز خواهیم کرد قابلیت تغییر عکس دارند. بنابراین، تأثیر آنها بر تولید پروتئین را می توان با نور مناسب کنترل کرد. میلووانوویچ خاطرنشان کرد: این به ما امکان می‌دهد که مورفولوژی میکروگلیا و در نتیجه عملکرد ایمنی آنها را با نور دستکاری کنیم. او و همکارانش مشتاقانه منتظر پیوستن نیروهای خود به این پروژه هستند. این کمک هزینه به آنها امکان می دهد تا دانشجویان دکترا یا فوق دکترا را جذب کنند که بسیار با هم کار خواهند کرد.

هدف قرار دادن تولید پروتئین

مطالعات اخیر نشان می دهد که تبدیل مورفولوژیکی میکروگلیا توسط پروتئین هایی تنظیم می شود که در حاشیه سلول، از جمله فرآیندهای آن، تولید می شوند. این نیاز به رونوشت های ژنی به نام “mRNA” و همچنین ماشین های مولکولی دارد که مولکول های mRNA را به پروتئین “ترجمه” می کنند. “به نظر می رسد، و این چیزی است که ما می خواهیم به طور مفصل بررسی کنیم، که mRNA های مربوط به تغییرات مورفولوژیکی همراه با کارخانه های پروتئین به اصطلاح گرانول بسته بندی می شوند. این اتفاق در نزدیکی هسته سلول رخ می دهد. از آنجا، این گرانول ها شبیه به ریز هستند. میلووانوویچ توضیح داد که قطرات معلق در مایع دیگری به مکان های دیگر منتقل می شوند.

بنابراین، هدف همکاری ما شناسایی mRNA های دخیل در تغییرات مورفولوژیکی و توسعه ترکیبات حساس به نور است که می توانند به mRNA ها متصل شوند تا حمل و نقل و تولید پروتئین آنها را در مکان های خاصی در سلول تنظیم کنند. برای این، ما باید mRNA های میکروگلیا را شناسایی و مشخص کنیم که می توانیم به طور خاص با ابزارهای RNA قابل تعویض نور هدف قرار دهیم. با این رویکرد نوآورانه، ما می خواهیم به درک بهتر زیست شناسی میکروگلیا و نقش آن در بیماری ها کمک کنیم. مطالعات ما ممکن است راه را برای درمان های جدید هموار کند.”

پروفسور کاترین لپک، بیوشیمیست RNA و رهبر گروه تحقیقاتی در موسسه شیمی بالینی و فارماکولوژی بالینی بیمارستان دانشگاهی بن

یک روش انتخاب رقابتی

این پروژه قرار است به مدت سه سال اجرا شود. دریافت این کمک هزینه یک فرآیند بسیار رقابتی بود، زیرا میزان موفقیت برای درخواست ها تنها 6.5 درصد بود. پاول کابات، دبیر کل HFSP، گفت: «برندگان برنامه کمک هزینه تحقیقاتی HFSP امسال، دانشمندان برجسته‌ای هستند که در تحقیقات علوم زیستی پیشگام هستند که به همکاری بین‌المللی و علوم پایه در موضوعات مرزی نیاز دارند – یعنی تحقیقاتی که هیچ مطالعه قبلی برای آنها وجود ندارد.» “من از پیشنهادهایی که دریافت کردیم هیجان زده شدم و مشتاقانه منتظر اکتشافات پیشگامانه ای هستم که فاش خواهند شد.”