به گزارش مجله خبری نگار/ برنا -پژوهشگران موفق شدهاند مجموعهای پیشرفته از ناقلهای ویروسی آدنو-مرتبط (AAV) را طراحی کنند که قادرند ژنها را با دقت بیسابقهای به سلولهای خاص مغز و نخاع، از جمله نورونها و سلولهای گلیال، منتقل کنند.
به گزارش نوروساینس، این سیستمها با بهرهگیری از «سوئیچهای نوری ژنتیکی» انتخابشده توسط هوش مصنوعی، تنها در سلولهای هدف فعال میشوند؛ قابلیتی که استفاده از حیوانات تراریخته را غیرضروری میسازد و راه را برای نقشهبرداری دقیق از مدارهای عصبی، فعالسازی یا خاموشسازی آنها هموار میکند.
این سامانههای ژنی در چندین گونه حیوانی و نیز بافتهای جراحیشده انسانی مورد آزمایش و تأیید قرار گرفتهاند و توانستهاند به سلولهای دشوار و نادری که در بیماریهایی مانند اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS)، صرع و پارکینسون نقش دارند، دست یابند. تمرکز درمان روی سلولهای آسیبدیده بهطور مستقیم، امیدی نو برای توسعه درمانهایی است که به جای علائم، ریشه بیماری را هدف میگیرند.
ناقلهای هدفمند سلولی: دهها AAV مختلف که قادرند بهطور دقیق نورونهای تحریکی، مهاری، عروقی و حرکتی نخاعی را هدف قرار دهند.
تقویتکنندههای ژنتیکی شناساییشده توسط AI: الگوریتمهای یادگیری ماشین توانستهاند توالیهای DNA موسوم به «سوئیچهای نوری» را شناسایی کنند که امکان بیان اختصاصی ژنها در انواع خاصی از سلولهای مغزی را فراهم میآورد.
دسترسی آزاد برای پژوهشگران: تمام این ابزارها، بههمراه دستورالعملهای فنی، از طریق پایگاه Addgene به صورت رایگان در اختیار پژوهشگران سراسر جهان قرار گرفتهاند.
این سامانههای انتقال ژن، که با پشتیبانی مالی مؤسسه ملی سلامت آمریکا (NIH) توسعه یافتهاند، با استفاده از ویروسهای AAV کوچک و سادهشده، مواد ژنتیکی را به درون سلولهای خاص در مغز و نخاع منتقل میکنند. چنین سیستمی بهویژه برای مطالعه دقیق مدارهای عصبی، بدون نیاز به حیوانات تراریخته، کاربردهای گستردهای دارد؛ از جمله روشنسازی ساختارهای سلولی با پروتئینهای فلورسانس و کنترل دقیق رفتار یا فرآیندهای شناختی از طریق فعالسازی یا خاموشسازی مدارهای خاص.
جان نای، مدیر ابتکار BRAIN در NIH، با تشبیهی قابل فهم این فناوری را چنین توصیف میکند: «این سامانه را همچون کامیونی تصور کنید که بستههای ژنتیکی تخصصی را به محلههای خاصی از سلولهای مغزی و نخاعی تحویل میدهد.»
این ابزارها نهتنها در مدلهای حیوانی، بلکه در بافتهای زنده انسان نیز با موفقیت آزمایش شدهاند. این ویژگی مهمی برای کاربرد گسترده و استانداردسازی روشهای ژندرمانی در آینده محسوب میشود.
دهها ناقل ژنی برای هدفگیری اختصاصی انواع سلولهای مغزی، از جمله نورونهای تحریکی، نورونهای مهاری، سلولهای قشری، سلولهای رگهای مغزی و نورونهای حرکتی نخاعی که در بیماریهایی مانند ALS و آتروفی عضلانی نخاعی آسیب میبینند.
نرمافزارهای هوشمند که با استفاده از دادههای چندگونه، سوئیچهای ژنتیکی خاص برای هر نوع سلول مغزی را بهصورت خودکار شناسایی میکنند.
این ابزارها، بهویژه در بخشهایی از مغز مانند قشر پیشپیشانی که نقش کلیدی در تصمیمگیری و ویژگیهای منحصربهفرد انسانی دارند، امکان دسترسی دقیق به سلولها را فراهم میکنند. همچنین این مجموعه میتواند در مطالعه دقیق بیماریهایی همچون صرع، پارکینسون، آلزایمر، هانتینگتون و اختلالات روانپزشکی کاربرد داشته باشد.
پیشتر، درمان ژنی مبتنی بر AAV در بیماری آتروفی عضلانی نخاعی با تأیید داروی Zolgensma در سال ۲۰۱۶ توانست زندگی نوزادان و کودکان مبتلا را دگرگون کند. اکنون این مجموعه جدید، زیرساختی فراهم میسازد برای درمانهای هدفمندتری که تنها سلولهای آسیبدیده را هدف قرار میدهند.
این پروژه عظیم با عنوان «آرمانتجهیز برای دسترسی دقیق به سلولهای مغزی» حاصل همکاری متخصصان زیستمولکولی، علوم اعصاب و هوش مصنوعی است و نتیجه آن بهصورت مجموعهای کامل از ناقلهای ژنی، دستورالعملهای عملیاتی استاندارد (SOPs) و راهنمای استفاده از طریق پایگاه Addgene در دسترس عموم پژوهشگران قرار دارد.