به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان دانشکده پزشکی Icahn در مانت سینا آمریکا بینش ارزشمندی درباره عملکردهای ظریف و روش‌های نظارتی پیچیده ویرایش RNA، یک مکانیسم حیاتی در زمینه رشد و بیماری مغز، به دست آورده‌اند. در مطالعه‌ای که در نشریه Nature Communications منتشر شد، این تیم گزارش داد که تفاوت‌های عمده‌ای بین بافت‌های مغزی پس از مرگ و قشر پیش پیشانی زنده پیدا کرده‌اند، زیرا آن‌ها به یکی از فراوان‌ترین تغییرات RNA در مغز، که به عنوان ویرایش آدنوزین به اینوزین (A-to-I) شناخته می‌شود، مرتبط هستند. این کشف نقش مهمی‌ در شکل‌گیری توسعه تشخیص و درمان بیماری‌های مغزی خواهد داشت.

پیش زمینه

در حالی که DNA نقشه ژنتیکی انسان را دارد، RNA در واقع دستورالعمل‌های خود را برای ایجاد پروتئین‌های عملکردی انجام می‌دهد که نقش مهمی‌در نحوه عملکرد بدن، از جمله عملکردهای پیچیده سیستم عصبی مرکزی دارند. عملکرد و پایداری RNA توسط بسیاری از تغییرات کنترل می‌شود که هر کدام هدف خاصی دارند. این تغییرات، که به عنوان ویرایش RNA شناخته می‌شوند، یک فرآیند پیوسته هستند که در تمام سلول‌ها و بافت‌های ما اتفاق می‌افتد و توسط آنزیم‌هایی به نام ADAR تسهیل می‌شود. این فرآیند می‌تواند تا مدتی پس از مرگ فردی که سلول‌ها بخشی از بافت‌های او بودند، در سلول‌های منفرد ادامه یابد. تبدیل نوکلئوزیدهای آدنوزین به اینوزین (A-to-I) یک اصلاح RNA رایج و به خوبی مطالعه شده است و توسط پروتئین‌های خانواده ADAR، در درجه اول ADAR1 و ADAR2 تنظیم می‌شود. در مغز پستانداران، هزاران سایت ویرایش A-to-I بسیار تنظیم شده در مناطق آناتومیکی و انواع سلولی کشف شده است که برخی توسط محققان مانت سینا انجام شده است. این مکان‌ها در بلوغ نورونی و رشد مغز نقش دارند. تنظیم نابجای ویرایش A-to-I با اختلالات عصبی مرتبط است.

درباره مطالعه

 دکتر مایکل برین، یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه و استادیار روانپزشکی، و ژنتیک و علوم ژنومیک در مانت سینا، گفت که مطالعات قبلی، که تنها بر روی نمونه‌های پس از مرگ تکیه کرده بودند، نادیده گرفته شده‌اند او گفت که: "تا به حال، بررسی ویرایش A-to-I و اهمیت بیولوژیکی آن در مغز پستانداران به تجزیه و تحلیل بافت‌های پس از مرگ محدود می‌شد. با استفاده از نمونه‌های تازه از افراد زنده، ما توانستیم تفاوت‌های قابل توجهی را در فعالیت ویرایش RNA کشف کنیم. ما به ویژه از اینکه متوجه شدیم که سطوح ویرایش RNA در بافت مغز پس از مرگ به طور قابل توجهی بالاتر از بافت زنده است شگفت زده شدیم، که احتمالاً به دلیل تغییرات پس از مرگ مانند التهاب و هیپوکسی است که در مغزهای زنده رخ نمی‌دهد. علاوه بر این، ما کشف کردیم که ویرایش RNA در بافت زنده تمایل به درگیر کردن مکان‌های حفاظت‌ شده و عملکردی مهمی‌ دارد که در بیماری‌های انسانی نیز بی‌نظم هستند و بر نیاز به مطالعه نمونه‌های زنده و پس از مرگ برای درک جامع زیست‌شناسی مغز تاکید می‌کند." پس از مرگ، کمبود اکسیژن به سرعت به سلول‌های مغز آسیب می‌زند و باعث آسیب غیرقابل برگشتی می‌شود که می‌تواند بیان ADAR و ویرایش A-to-I را تغییر دهد. میگل رودریگز دی، دکترا، نویسنده اول مطالعه و همکار فوق دکترا در بخش روانپزشکی در مانت سینا، گفت: "ما فرض کردیم که پاسخ‌های مولکولی به پاسخ‌های هیپوکسی و ایمنی ناشی از مرگ می‌تواند چشم انداز ویرایش A-to-I را به طور قابل توجهی تغییر دهد. اگر فقط بافت‌های پس از مرگ را مطالعه کنیم، می‌تواند منجر به سوء تفاهم در مورد ویرایش RNA در مغز شود. مطالعه بافت مغز زنده تصویر واضح تری از زیست شناسی ویرایش RNA در مغز انسان به ما ارائه می‌دهد."برای بررسی، تیم تحقیقاتی مطالعه خود را حول پروژه مغز زنده انجام دادند، که در آن بافت‌های قشر جلوی مغزی پشتی جانبی (DLPFC) از افراد زنده در طی روش‌های جراحی مغز و اعصاب برای تحریک عمیق مغز، یک درمان انتخابی برای بیماری‌های عصبی، به دست می‌آیند. برای مقایسه، گروهی از بافت‌های DLPFC پس از مرگ در سه بانک مغز جمع‌آوری شد تا با گروه زنده برای متغیرهای کلیدی جمعیت ‌شناختی و بالینی مطابقت داشته باشد. این تیم انواع داده‌های ژنومی متعددی را از پروژه مغز زنده، از جمله نمونه‌برداری RNA بافت حجیم، توالی‌یابی RNA تک هسته‌ای و توالی‌ یابی کل ژنوم مورد بررسی قرار دادند. تولید این داده‌ها در چندین نسخه خطی پروژه مغز زنده در آینده توضیح داده شده است.

یافته‌های مطالعه

محققان بیش از 72000 مکان را شناسایی کردند که در آن‌ها ویرایش A-to-I بیشتر یا متفاوت تر از بافت مغز DLPFC زنده اتفاق می‌افتد. آن‌ها سطوح بالاتری از آنزیم‌های ADAR و ADARB1 را یافتند که مسئول افزایش الگوهای ویرایش در بافت‌های مغز پس از مرگ هستند. جالب اینجاست که آن‌ها همچنین صدها سایت با سطوح بالاتر ویرایش A-to-I در بافت مغز زنده پیدا کردند. این مکان‌ها بیشتر در اتصالات بین نورون‌ها (به نام سیناپس) یافت می‌شوند و معمولاً از طریق تکامل حفظ می‌شوند، که نشان می‌دهد نقش مهمی‌در فعالیت مغز دارند. برخی از سایت‌های معروف ویرایش A-to-I در مغزهای زنده بسیار ویرایش شده‌اند، که نشان می‌دهد ممکن است در فرآیندهای عصبی حیاتی مانند پلاستیسیته سیناپسی، که برای یادگیری و حافظه ضروری است، دخیل باشند. با این حال، بسیاری دیگر از سایت‌های ویرایش A-to-I که در بافت‌های زنده مغز یافت می‌شوند، عملکردهای نامشخصی دارند و برای درک تأثیر آن‌ها بر سلامت مغز، تحقیقات بیشتری لازم است. الکساندر دبلیو. چارنی، دکترا، نویسنده ارشد مطالعه و استاد روانپزشکی، علوم ژنتیکی و ژنومیک، علوم اعصاب و جراحی مغز و اعصاب در مانت سینا  و همکار مایکل برین در پروژه مغز زنده، گفت: " استفاده از بافت مغزی تازه از اهداکنندگان زنده انسان به ما این فرصت را داد تا مغز را بدون مخدوش‌های ذاتی تجزیه و تحلیل بافت پس از مرگ بررسی کنیم.  با انجام این کار، ما بینش‌های دقیق تری را در مورد شیوع و نقش‌های ویرایش A-to-I در مغز انسان آشکار کردیم. توجه به این نکته ضروری است که یافته‌های ما رد نمی‌شود، بلکه در عوض زمینه‌ای را برای استفاده از بافت‌های مغزی پس از مرگ در تحقیق در مورد مقررات A-to-I فراهم می‌کند. درک این تفاوت‌ها به بهبود دانش ما در مورد عملکرد مغز و بیماری از طریق دریچه تغییرات ویرایش RNA کمک می‌کند، که به طور بالقوه می‌تواند به رویکردهای تشخیصی و درمانی بهتر منجر شود."

نتیجه گیری

تیم تحقیقاتی داده‌های ویرایش RNA را برای درک بهتر پیامدهای آن و شناسایی اهداف درمانی بالقوه برای بیماری پارکینسون تجزیه و تحلیل خواهند کرد. آن‌ها همچنین در حال گسترش تحقیقات هستند تا کارهای نوظهور از این گروه را شامل شود که بر بیان ژن، پروتئومیکس، و مولتی اومیکس مغز زنده تمرکز دارد. برایان کوپل، پزشک، نویسنده اول مطالعه، مدیر مرکز نورومدولاسیون در مانت سینا و یکی از رهبران پروژه مغز زنده گفت: "با بهره گیری از ماهیت منحصر به فرد و فرا رشته‌ای پروژه مغز زنده، ما می‌توانیم یک روش مراقبت بالینی پیشرفته مانند تحریک عمیق مغز را به بستری برای بینش بی سابقه از زیست شناسی مغز انسان تبدیل کنیم که فرصت‌های درمانی جدیدی را ایجاد می‌کند."

پایان مطلب./