به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، نورون‌ها، سلول‌های اصلی که مغز و نخاع ما را می‌سازند، از کندترین سلول‌هایی هستند که پس از آسیب بازسازی می‌شوند و بسیاری از نورون‌ها به طور کامل بازسازی نمی‌شوند. در حالی که دانشمندان در درک بازسازی نورون‌ها پیشرفت کرده‌اند، هنوز دلیل این موضوع ناشناخته باقی مانده است که چرا برخی از نورون‌ها بازسازی می‌شوند و برخی دیگر نه.

محققان دانشکده پزشکی دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو با استفاده از توالی‌یابی RNA تک سلولی، روشی که تعیین می‌کند کدام ژن‌ها در سلول‌های فردی فعال می‌شوند، نشانگر زیستی جدیدی را شناسایی کرده‌اند که می‌تواند برای پیش‌بینی اینکه آیا نورون‌ها پس از آسیب بازسازی می‌شوند یا نه، استفاده می‌شود. زیرا علیرغم پیشرفت قابل توجهی در درک بیولوژی بازسازی آکسون در CNS، توانایی محققان برای ترویج بازسازی دستگاه کورتیکو نخاعی مهم بالینی (CST) پس از آسیب نخاعی محدود است. آنها با آزمایش کشف خود در موش دریافتند که نشانگر زیستی به طور مداوم در نورون‌های سراسر سیستم عصبی و در مراحل مختلف رشد قابل اعتماد است. این مطالعه در 16 اکتبر 2023 در مجله Neuron منتشر شد.

بازسازی آکسون پس از آسیب CNS

صد سال پیش، رامون‌ای کاخال، که بسیاری آن را بنیان‌گذار علوم اعصاب مدرن می‌دانند، اظهار داشت که نورون‌های سیستم عصبی مرکزی بزرگسالان (CNS) قادر به بازسازی نیستند. با این حال، سال‌های اخیر شاهد گسترش فوق‌العاده دانش در کنترل مولکولی بازسازی آکسون پس از آسیب CNS بوده‌ایم. اکنون می‌دانیم که بازسازی در CNS بزرگسالان با شکست در تشکیل بسترهای سلولی یا مولکولی برای اتصال آکسون و افزایش طول از طریق محل ضایعه محدود می‌شود. در این امر عوامل محیطی، از جمله مهارکننده‌های رشد آکسون مرتبط با میلین و ماتریکس خارج سلولی. پاسخ‌های آستروسیتی هستند که می‌توانند رشد آکسون را محدود کرده و از مکانیسم‌های درون عصبی کنترل ایجاد یک برنامه رشد سلولی فعال آن حمایت کنند. بنابراین پس از آسیب طناب نخاعی، آکسون‌های دستگاه قشر نخاعی (CST) تا حد قابل توجهی خود به خود بازسازی نمی‌شوند. تحقیقات گسترده ای بر روی کنترل درونی و بیرونی نورون بازسازی آکسون پس از آسیب CNS انجام شده است.

قدرت توالی یابی تک سلولی

Binhai Zheng، نویسنده ارشد، دکترا، استاد گروه علوم اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا، گفت: فناوری توالی‌یابی تک سلولی به ما کمک می‌کند تا به بیولوژی نورون‌ها با جزئیات بسیار بیشتر از آنچه که ممکن است نگاه کنیم، و این مطالعه واقعاً این قابلیت را نشان می‌دهد. دانشکده پزشکی سن دیگو آنچه ما در اینجا کشف کرده‌ایم می‌تواند آغاز نسل جدیدی از نشانگرهای زیستی پیچیده بر اساس داده‌های تک سلولی باشد. در این مطالعه محققان بر روی نورون‌های دستگاه قشر نخاعی، بخش مهمی از سیستم عصبی مرکزی که به کنترل حرکت کمک می‌کند، تمرکز کردند. پس از آسیب، این نورون‌ها از کمترین احتمال برای بازسازی آکسون‌ها برخوردار هستند - ساختارهای بلند و نازکی که نورون‌ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر استفاده می‌کنند. به همین دلیل است که آسیب‌های مغزی و نخاعی بسیار ویرانگر است.

بازسازی سلول‌های عصبی مغز موش

هوگو کیم، نویسنده اول، دکترا و دانشجوی فوق دکترا در آزمایشگاه ژنگ گفت: اگر در بازو یا پای خود آسیب دیدید، آن اعصاب می‌توانند بازسازی شوند و اغلب امکان بهبود عملکرد کامل وجود دارد، اما این مورد برای سیستم عصبی مرکزی صدق نمی‌کند، زیرا بهبودی پس از اکثر آسیب‌های مغزی و نخاعی بسیار دشوار است، به این دلیل که این سلول‌ها ظرفیت بازسازی بسیار محدودی دارند. وقتی آنها رفتند، رفته اند."

شناسایی نشانگر زیستی

محققان از توالی یابی RNA تک سلولی برای تجزیه و تحلیل بیان ژن در نورون‌های موش‌های مبتلا به آسیب نخاعی استفاده کردند. آنها این نورون‌ها را تشویق کردند تا با استفاده از تکنیک‌های مولکولی تثبیت شده بازسازی شوند، اما در نهایت، این تنها برای بخشی از سلول‌ها کارساز بود. این تنظیم آزمایشی به محققان اجازه داد تا داده‌های توالی یابی سلول‌های عصبی در حال بازسازی و غیربازسازنده را با هم مقایسه کنند. علاوه بر این، محققان با تمرکز بر تعداد نسبتاً کمی از سلول‌ها - کمی بیش از 300 سلول - توانستند هر سلول را به دقت بررسی کنند. ژنگ می‌گوید: «درست مانند تفاوت هر فرد، هر سلول زیست‌شناسی منحصربه‌فرد خود را دارد. کاوش در تفاوت‌های کوچک بین سلول‌ها می‌تواند چیزهای زیادی در مورد نحوه عملکرد آن سلول‌ها به ما بگوید.» محققان با استفاده از یک الگوریتم کامپیوتری برای تجزیه و تحلیل داده‌های توالی یابی خود، الگوی منحصر به فردی از بیان ژن را شناسایی کردند که می‌توانست پیش بینی کند که آیا یک نورون منفرد در نهایت پس از آسیب بازسازی می‌شود یا خیر. این الگو همچنین شامل برخی از ژن‌ها بود که قبلاً هرگز در بازسازی نورون نقش نداشتند. ژنگ اضافه کرد: «این مانند یک اثر انگشت مولکولی برای بازسازی سلول‌های عصبی است.

تایید نهایی نشانگر زیستی (طبقه‌بندی‌کننده بازسازی)

محققان برای تایید یافته‌های خود، این اثر انگشت مولکولی را که آن را طبقه‌بندی‌کننده بازسازی نامیدند، روی ۲۶ مجموعه داده توالی‌یابی RNA تک سلولی منتشر کردند. این مجموعه داده‌ها شامل نورون‌هایی از بخش‌های مختلف سیستم عصبی و در مراحل مختلف تکوین بود. این تیم دریافت که با چند استثنا، طبقه‌بندی‌کننده بازسازی با موفقیت پتانسیل بازسازی سلول‌های عصبی منفرد را پیش‌بینی کرد و توانست روندهای شناخته‌شده تحقیقات قبلی، مانند کاهش شدید در بازسازی نورون‌ها را درست پس از تولد، بازتولید کند. ژنگ می‌گوید: «تأیید نتایج در برابر مجموعه‌ای از داده‌ها از خطوط کاملاً متفاوت تحقیقات به ما می‌گوید که ما چیزی اساسی در مورد بیولوژی زیربنایی بازسازی عصبی کشف کرده‌ایم.» ما باید برای اصلاح رویکردمان کار بیشتری انجام دهیم، اما فکر می‌کنم با الگویی مواجه شده‌ایم که می‌تواند برای همه نورون‌های در حال بازسازی فراگیر و قابل استفاده باشد.»

معرفی یک آزمایش تشخیصی برای بیماران

در حالی که نتایج در موش‌ها امیدوارکننده است، محققان هشدار می‌دهند که در حال حاضر، Regeneration Classifier به جای یک آزمایش تشخیصی برای بیماران در کلینیک، ابزاری برای کمک به محققان علوم اعصاب در آزمایشگاه است. ژنگ گفت: «هنوز موانع زیادی برای استفاده از توالی‌یابی تک سلولی در زمینه‌های بالینی وجود دارد، مانند هزینه بالا، مشکل در تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از داده‌ها و مهم‌تر از همه، دسترسی به بافت‌های مورد علاقه». "در حال حاضر، ما علاقه مند به بررسی چگونگی استفاده از طبقه بندی کننده بازسازی در زمینه‌های پیش بالینی برای پیش بینی اثربخشی درمان‌های احیا کننده جدید و کمک به نزدیک تر شدن این درمان‌ها به آزمایش‌های بالینی هستیم."

پایان مطلب/.