به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، بیماری پارکینسون، اختلال پیش‌رونده، مخرب و درازمدت دستگاه عصبی مرکزی است که عمدتاً سیستم حرکتی بدن را مختل می‌کند. نشانه‌های این بیماری معمولاً آرام و به‌تدریج ظاهر می‌شوند و با پیشرفت بیماری، علائم غیرحرکتی نیز بروز می‌کنند. آشکارترین نشانه‌های زودرس این بیماری عبارتند از لرزش، خشکی در حرکت بدن، آرام‌شدن حرکات و دشواری در راه‌رفتن. یک مدل ارگانوئیدی جدید از سیستم دوپامینرژیک، عملکرد پیچیده و پیامدهای بالقوه آن برای بیماری پارکینسون را روشن می‌کند. نشانه‌های حرکتی این بیماری به علت از بین رفتن سلول‌ها در توده سیاه مغز و در نتیجه کاهش دوپامین (که یک انتقال‌دهنده عصبی است) رخ می‌دهد. دوپامین برای حفظ الگوهای حرکتی طبیعی بدن اهمیت زیادی دارد و دقیقاً به همین دلیل است که بسیاری از درمان‌های پارکینسون با هدف افزایش سطح دوپامین در مغز انجام می‌شوند. حال به تازگی یک مدل که توسط گروه یورگن نوبلیچ در موسسه بیوتکنولوژی مولکولی (IMBA) آکادمی علوم اتریش توسعه یافته است، ساختار، اتصال و عملکرد سیستم دوپامینرژیک را تکرار می‌کند. این مطالعه که در Nature Methods منتشر شده است، همچنین اثرات پایدار قرار گرفتن در معرض کوکائین مزمن بر مدار دوپامینرژیک، حتی پس از ترک را نشان می‌دهد. یک دویدن کامل، صبح زود کافئین، بوی کلوچه در اجاق، این لحظات لذت بخش همه ناشی از ضربه انتقال دهنده عصبی دوپامین است که توسط نورون‌ها در یک شبکه عصبی در مغز ما آزاد می‌شود که مسیر پاداش دوپامینرژیک نامیده می‌شود. نورون‌های دوپامینرژیک، جدا از واسطه‌ای احساس پاداش، نقش مهمی‌ در کنترل حرکتی ظریف دارند که در بیماری‌هایی مانند بیماری پارکینسون از بین می‌رود. با وجود اهمیت دوپامین، ویژگی‌های کلیدی این سیستم هنوز شناخته نشده است و هیچ درمانی برای بیماری پارکینسون وجود ندارد. در مطالعه جدید خود، گروه یورگن نوبلیچ در IMBA یک مدل ارگانوئیدی از سیستم دوپامینرژیک ایجاد کردند که نه تنها مورفولوژی و پیش‌بینی‌های عصبی سیستم، بلکه عملکرد آن را نیز خلاصه می‌کند.

مدلی از بیماری پارکینسون

لرزش و از دست دادن کنترل حرکتی علائم مشخصه بیماری پارکینسون است و به دلیل از دست دادن نورون‌هایی است که انتقال دهنده عصبی دوپامین را آزاد می‌کند که نورون‌های دوپامینرژیک نامیده می‌شود. هنگامی‌که نورون‌های دوپامینرژیک می‌میرند، کنترل حرکتی ظریف از بین می‌رود و بیماران دچار لرزش و حرکات غیرقابل کنترل می‌شوند. اگرچه از دست دادن نورون‌های دوپامینرژیک در ایجاد بیماری پارکینسون بسیار مهم است، مکانیسم چگونگی وقوع این اتفاق و اینکه چگونه می‌توانیم از سیستم دوپامینرژیک پیشگیری یا حتی ترمیم کنیم هنوز شناخته نشده است. مدل‌های حیوانی برای بیماری پارکینسون بینش‌هایی را در مورد بیماری پارکینسون ارائه کرده است. با این حال، از آنجایی که جوندگان به طور طبیعی به بیماری پارکینسون مبتلا نمی‌شوند، مطالعات حیوانی در خلاصه کردن ویژگی‌های بارز این بیماری رضایت بخش نبود. علاوه بر این، مغز انسان حاوی تعداد زیادی نورون‌های دوپامینرژیک است که به طور متفاوتی در مغز انسان سیم کشی می‌کنند و برجستگی‌ها را به مخطط و قشر مخطط می‌فرستند. دکتر دانیل رومان،  اولین نویسنده مقاله که قبلاً دانشجوی آزمایشگاه یورگن نوبلیچ در IMBA بود، توضیح می‌دهد: " ما به دنبال توسعه یک مدل آزمایشگاهی بودیم که این ویژگی‌های انسانی را در به اصطلاح ارگانوئیدهای مغزی خلاصه می‌کند"  او توضیح می‌دهد: " ارگانوئیدهای مغزی ساختارهای سه بعدی مشتق شده از سلول‌های بنیادی انسان هستند که می توانند برای درک رشد و عملکرد مغز انسان مورد استفاده قرار گیرند. " این تیم ابتدا مدل‌های ارگانوئیدی از مغز میانی شکمی، جسم مخطط و قشر مغز، نواحی مرتبط با نورون‌ها در سیستم دوپامینرژیک را توسعه دادند و سپس روشی را برای ترکیب این ارگانوئیدها با یکدیگر ابداع کردند. همانطور که در مغز انسان اتفاق می‌افتد، نورون‌های دوپامینرژیک ارگانوئید مغز میانی برجستگی‌هایی را به جسم مخطط و ارگانوئیدهای قشر مغز می‌فرستند. رومان به یاد می‌آورد: " تا حدودی شگفت‌آور بود، ما سطح بالایی از عصب‌سازی دوپامینرژیک و همچنین سیناپس‌هایی را مشاهده کردیم که بین نورون‌های دوپامینرژیک و نورون‌ها در جسم مخطط و قشر ایجاد می‌شدند."  برای ارزیابی عملکرد این نورون‌ها و سیناپس‌ها، این تیم با گروه سدریک بردی در  و دانشگاه فلیندرز استرالیا همکاری کردند تا بررسی کنند که آیا نورون‌های این سیستم شروع به تشکیل شبکه‌های عصبی عملکردی می‌کنند یا خیر. در واقع، زمانی که محققان مغز میانی را که حاوی نورون‌های دوپامینرژیک است، تحریک کردند، نورون‌های مخطط و قشر به این تحریک پاسخ دادند. رومان می‌گوید: " ما با موفقیت مدار دوپامینرژیک را در شرایط آزمایشگاهی مدل‌سازی کردیم، زیرا سلول‌ها نه تنها به درستی سیم‌کشی می‌کنند، بلکه با هم کار می‌کنند. مدل ارگانوئیدی سیستم دوپامینرژیک می‌تواند برای بهبود سلول درمانی برای بیماری پارکینسون استفاده شود." در اولین مطالعات بالینی، محققان پیش سازهای نورون‌های دوپامینرژیک را به جسم مخطط تزریق کردند تا سعی کنند عصب طبیعی از دست رفته را جبران کنند. با این حال، این مطالعات موفقیت آمیزی داشته است. با همکاری آزمایشگاه مالین پارمار در دانشگاه لوند سوئد، این تیم نشان داد که سلول‌های پیش ساز دوپامینرژیک تزریق شده به مدل ارگانوئیدی دوپامینرژیک به سلول‌های عصبی بالغ می‌شوند و برآمدگی‌های عصبی را در داخل ارگانوئید گسترش می‌دهند. یورگن نوبلیچ، نویسنده مسئول این مطالعه، توضیح می‌دهد: " سیستم ارگانوئیدی ما می‌تواند به عنوان بستری برای آزمایش شرایط برای سلول‌درمانی عمل کند، و به ما اجازه می‌دهد تا نحوه رفتار سلول‌های پیش‌ساز در محیط سه‌بعدی انسانی را مشاهده کنیم. این امر به محققان اجازه می‌دهد تا چگونگی تمایز موثرتر سلول‌های پیش‌ساز را مورد مطالعه قرار دهند و بستری را فراهم می‌کند که به ما  اجازه می‌دهد تا چگونگی جذب آکسون‌های دوپامینرژیک به مناطق هدف، همگی به شیوه ای با توان عملیاتی بالا را مطالعه کنیم."

بینش در مورد سیستم پاداش

نورون‌های دوپامینرژیک نیز هر زمان که احساس پاداش می‌کنیم فعال می‌شوند، بنابراین اساس مسیر پاداش در مغز ما را تشکیل می‌دهند. اما چه اتفاقی می‌افتد وقتی سیگنال‌های دوپامینرژیک مختل می‌شوند، مثلاً در اعتیاد؟ برای بررسی این سوال، محققان از یک مهارکننده معروف بازجذب دوپامین، کوکائین، استفاده کردند. هنگامی‌که ارگانوئیدها به طور مزمن در 80 روز در معرض کوکائین قرار گرفتند، مدار دوپامینرژیک از نظر عملکردی، مورفولوژیکی و رونویسی تغییر کرد. این تغییرات ادامه داشت، حتی زمانی که قرار گرفتن در معرض کوکائین 25 روز قبل از پایان آزمایش متوقف شد، که شرایط ترک را شبیه سازی کرد. رومان می‌گوید: "حتی پس از گذشت تقریباً یک ماه پس از توقف مواجهه با کوکائین، اثرات کوکائین بر مدار دوپامینرژیک هنوز قابل مشاهده بود، به این معنی که اکنون می‌توانیم بررسی کنیم که اثرات طولانی مدت تحریک بیش از حد دوپامینرژیک در یک سیستم آزمایشگاهی مخصوص انسان چیست."

پایان مطلب./