يواصل العلماء البحث عن الآليات التي تسمح لمرض ألزهايمر بالانتشار في الدماغ، في محاولة لفهم كيفية تحوّل البروتينات الطبيعية إلى تجمعات غير طبيعية تضر بالخلايا العصبية.
وفي دراسة جديدة، حدد باحثون موقعًا جزيئيًا في بروتين تاو قد يؤدي دورًا محوريًا في بدء التكتل وتكوين الألياف المرتبطة بالمرض، ما يفتح مسارًا جديدًا لاستكشاف أهداف علاجية محتملة.
ونُشرت الدراسة في دورية "PNAS"، بمشاركة باحثين من جامعة نورث وسترن وجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا.
كيف يبدأ بروتين تاو في إتلاف الدماغ؟
يرتبط مرض ألزهايمر بتغيرات غير طبيعية في بروتينَي أميلويد بيتا وتاو، لكن الدور الدقيق لهذه التغيرات في بدء المرض وتطوره لا يزال موضع دراسة.
وفي الحالة الطبيعية، يؤدي تاو وظائف مهمة داخل الخلايا العصبية. لكن عندما يسيء البروتين الانطواء، قد تتجمع جزيئاته في ألياف متراصة ترتبط بتلف الخلايا العصبية.
ويحاول العلماء فهم كيفية انتقال هذا الانطواء غير الطبيعي من جزيء إلى آخر، بما يسمح للتجمعات البروتينية بالنمو والانتشار بين الخلايا.
"نقطة ساخنة" تتحكم في تكتل البروتين
توصل الباحثون إلى أن موقعًا محددًا في نموذج من بروتين تاو الطافر يؤدي دورًا مهمًا في عملية التكتل. ويتميز هذا الموقع بتفاعلات معقدة مع جزيئات الماء المحيطة به، رغم أن بعض أجزائه لا تتفاعل مع الماء بسهولة.
وتوضح عالمة الكيمياء الفيزيائية سونغي هان أن الماء يشكل غلافًا حول هذا الجزء من البروتين، ويسهم في استقراره، لكن التفاعلات عند هذا الموقع قد تساعد أيضًا على تقارب جزيئات تاو وارتباطها ببعضها.
وعندما تصطف الجزيئات بطريقة منتظمة، يمكن أن تنمو الألياف البروتينية، مع انتقال نمط الانطواء غير الطبيعي إلى جزيئات أخرى.
تجربة تكشف هدفاً محتملاً للعلاج
درس الفريق نموذجًا مصغرًا من تاو الطافر يتكون من 19 حمضًا أمينيًا، مستخدمًا التجارب المخبرية والنمذجة الحاسوبية لفهم انتقال البروتين من حالة مرنة إلى ألياف صلبة.
وأظهرت اختبارات إضافية أن تغطية الموقع المستهدف بوسم كيميائي أوقفت نمو الألياف في ظروف التجربة. وتشير النتيجة إلى أن تعطيل هذه المنطقة قد يمثل استراتيجية محتملة لمنع التكتل، لكنها لا تثبت حتى الآن إمكانية إيقاف انتشار المرض لدى البشر.
هل يقود الاكتشاف إلى أدوية جديدة؟
يأمل الباحثون أن يساعد تحديد هذه النقطة على تطوير مركبات تستهدفها وتعرقل تجمع بروتين تاو. وقد يسهم فهم آلية تكوين الألياف أيضًا في إنتاج نماذج صناعية أكثر دقة لدراسة المرض واختبار العلاجات المحتملة.
وتظل هذه الخطوات مهمة لأن دراسة ألياف تاو المرتبطة بالمرض تواجه تحديات، منها صعوبة الحصول على أنسجة دماغية من مرضى أحياء وتصنيع ألياف تحاكي البنى الموجودة في أدمغة المصابين.
ورغم أن النتائج لا تزال أولية، فإنها تقدم تفسيرًا جزيئيًا محتملًا لإحدى مراحل تكتل تاو، وتحدد موقعًا يمكن أن يستهدفه الباحثون مستقبلًا. غير أن تحويل هذا الاكتشاف إلى علاج فعّال يتطلب مزيدًا من الدراسات لتأكيد الآلية واختبار سلامة التدخل وفاعليته.
وفي دراسة جديدة، حدد باحثون موقعًا جزيئيًا في بروتين تاو قد يؤدي دورًا محوريًا في بدء التكتل وتكوين الألياف المرتبطة بالمرض، ما يفتح مسارًا جديدًا لاستكشاف أهداف علاجية محتملة.
ونُشرت الدراسة في دورية "PNAS"، بمشاركة باحثين من جامعة نورث وسترن وجامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا.
كيف يبدأ بروتين تاو في إتلاف الدماغ؟
يرتبط مرض ألزهايمر بتغيرات غير طبيعية في بروتينَي أميلويد بيتا وتاو، لكن الدور الدقيق لهذه التغيرات في بدء المرض وتطوره لا يزال موضع دراسة.
وفي الحالة الطبيعية، يؤدي تاو وظائف مهمة داخل الخلايا العصبية. لكن عندما يسيء البروتين الانطواء، قد تتجمع جزيئاته في ألياف متراصة ترتبط بتلف الخلايا العصبية.
ويحاول العلماء فهم كيفية انتقال هذا الانطواء غير الطبيعي من جزيء إلى آخر، بما يسمح للتجمعات البروتينية بالنمو والانتشار بين الخلايا.
"نقطة ساخنة" تتحكم في تكتل البروتين
توصل الباحثون إلى أن موقعًا محددًا في نموذج من بروتين تاو الطافر يؤدي دورًا مهمًا في عملية التكتل. ويتميز هذا الموقع بتفاعلات معقدة مع جزيئات الماء المحيطة به، رغم أن بعض أجزائه لا تتفاعل مع الماء بسهولة.
وتوضح عالمة الكيمياء الفيزيائية سونغي هان أن الماء يشكل غلافًا حول هذا الجزء من البروتين، ويسهم في استقراره، لكن التفاعلات عند هذا الموقع قد تساعد أيضًا على تقارب جزيئات تاو وارتباطها ببعضها.
وعندما تصطف الجزيئات بطريقة منتظمة، يمكن أن تنمو الألياف البروتينية، مع انتقال نمط الانطواء غير الطبيعي إلى جزيئات أخرى.
تجربة تكشف هدفاً محتملاً للعلاج
درس الفريق نموذجًا مصغرًا من تاو الطافر يتكون من 19 حمضًا أمينيًا، مستخدمًا التجارب المخبرية والنمذجة الحاسوبية لفهم انتقال البروتين من حالة مرنة إلى ألياف صلبة.
وأظهرت اختبارات إضافية أن تغطية الموقع المستهدف بوسم كيميائي أوقفت نمو الألياف في ظروف التجربة. وتشير النتيجة إلى أن تعطيل هذه المنطقة قد يمثل استراتيجية محتملة لمنع التكتل، لكنها لا تثبت حتى الآن إمكانية إيقاف انتشار المرض لدى البشر.
هل يقود الاكتشاف إلى أدوية جديدة؟
يأمل الباحثون أن يساعد تحديد هذه النقطة على تطوير مركبات تستهدفها وتعرقل تجمع بروتين تاو. وقد يسهم فهم آلية تكوين الألياف أيضًا في إنتاج نماذج صناعية أكثر دقة لدراسة المرض واختبار العلاجات المحتملة.
وتظل هذه الخطوات مهمة لأن دراسة ألياف تاو المرتبطة بالمرض تواجه تحديات، منها صعوبة الحصول على أنسجة دماغية من مرضى أحياء وتصنيع ألياف تحاكي البنى الموجودة في أدمغة المصابين.
ورغم أن النتائج لا تزال أولية، فإنها تقدم تفسيرًا جزيئيًا محتملًا لإحدى مراحل تكتل تاو، وتحدد موقعًا يمكن أن يستهدفه الباحثون مستقبلًا. غير أن تحويل هذا الاكتشاف إلى علاج فعّال يتطلب مزيدًا من الدراسات لتأكيد الآلية واختبار سلامة التدخل وفاعليته.
