سالانه بیش از 5000 نفر مبتلا به ALS (اسکلروز جانبی آمیوتروفیک) تشخیص داده می‌شوند، یک بیماری کشنده و تخریب‌کننده عصبی که به سلول‌های عصبی در مغز و نخاع حمله می‌کند و به تدریج توانایی صحبت کردن، حرکت، خوردن و تنفس را از افراد سلب می‌کند.
تا به امروز، تنها تعداد انگشت شماری از داروها وجود دارند که پیشرفت آن را به طور متوسط کاهش می دهند. هیچ درمانی وجود ندارد.
اما محققان CU Boulder یک بازیکن جدید شگفت‌انگیز را در این بیماری شناسایی کرده‌اند؛ پروتئینی باستانی و ویروس مانند که به طور متناقضی به دلیل نقش اساسی آن در ایجاد امکان رشد جفت شناخته شده است.
این یافته ها اخیرا در مجله منتشر شده است eLife.
کار ما نشان می دهد که وقتی این پروتئین عجیب به نام PEG10 در سطوح بالایی در بافت عصبی وجود دارد، رفتار سلولی را به گونه ای تغییر می دهد که به ALS کمک می کند.
الکساندرا وایتلی، نویسنده ارشد، استادیار گروه بیوشیمی
با کمک مالی انجمن ALS و مؤسسه ملی بهداشت و شرکای سرمایه گذاری، آزمایشگاه او اکنون برای درک مسیرهای مولکولی درگیر و یافتن راهی برای مهار پروتئین سرکش کار می کند.
هنوز روزهای اولیه است، اما امید این است که این امر به طور بالقوه می تواند به یک کلاس کاملاً جدید از درمان های بالقوه برای یافتن علت اصلی این بیماری منجر شود.
ویروس‌های باستانی با تأثیرات امروزی
تحقیقات رو به افزایش نشان می‌دهد که حدود نیمی از ژنوم انسان از تکه‌هایی از DNA به جای مانده توسط ویروس‌ها (معروف به رتروویروس) و انگل‌های ویروس‌مانند مشابه، معروف به ترانسپوزون‌ها تشکیل شده است که 30 تا 50 میلیون سال پیش اجداد پستانداران ما را آلوده کردند. برخی مانند HIV به دلیل توانایی خود در آلوده کردن سلول های جدید و ایجاد بیماری شناخته شده اند.
برخی دیگر مانند گرگ هایی که نیش خود را از دست داده اند، با گذشت زمان اهلی شده اند و توانایی خود را در تکثیر از دست می دهند در حالی که نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند و تکامل و سلامت انسان را شکل می دهند.
PEG10 یا ژن 10 بیان شده توسط پدر، یکی از این “رتروترانسپوزون های خانگی” است. مطالعات نشان می‌دهد که احتمالاً نقش کلیدی در توانمند ساختن پستانداران برای ایجاد جفت داشته است؛ مرحله‌ای حیاتی در تکامل انسان.
اما مطالعات نشان می‌دهند که مانند جکیل و هاید ویروسی، زمانی که در مکان‌های نامناسب بیش از حد فراوان باشد، ممکن است به بیماری‌هایی از جمله سرطان‌های خاص و اختلال عصبی نادر دیگری به نام سندرم آنجلمن نیز دامن بزند.
تحقیقات Whiteley اولین تحقیقی است که پروتئین شبه ویروس را به ALS مرتبط می‌کند و نشان می‌دهد که PEG10 در سطوح بالایی در بافت نخاع بیماران ALS وجود دارد که احتمالاً با ماشین‌هایی که سلول‌های مغز و عصبی را قادر به برقراری ارتباط می‌کنند تداخل می‌کند.
وایتلی که قبلاً پتنت PEG10 را به عنوان نشانگر زیستی یا روشی برای تشخیص بیماری به دست آورده است، می گوید: «به نظر می رسد که تجمع PEG10 مشخصه ALS است.
پروتئین بیش از حد در مکان های نامناسب
وایتلی قصد مطالعه ALS یا ویروس های باستانی را نداشت.
در عوض، او چگونگی خلاص شدن از شر پروتئین اضافی را مطالعه می کند، زیرا مقدار زیادی از چیزهای معمولی خوب در سایر بیماری های عصبی از جمله آلزایمر و پارکینسون نقش دارند.
آزمایشگاه او یکی از ده ها آزمایشگاهی در جهان است که دسته ای از ژن ها به نام ubiquilins را مطالعه می کنند که از تجمع پروتئین های مشکل دار در سلول ها جلوگیری می کنند.
در سال 2011، مطالعه ای جهش در ژن ubiquilin-2 (UBQLN2) را با برخی از موارد ALS خانوادگی مرتبط دانست که حدود 10٪ موارد ALS را تشکیل می دهد. 90 درصد دیگر پراکنده هستند، به این معنی که اعتقاد بر این است که آنها ارثی نیستند.
اما مشخص نیست که چگونه ژن معیوب ممکن است به این بیماری کشنده دامن بزند.
وایتلی و همکارانش در دانشکده پزشکی هاروارد، با استفاده از تکنیک‌های آزمایشگاهی و مدل‌های حیوانی، ابتدا تعیین کردند که وقتی UBQLN2 اشتباه می‌کند و نمی‌تواند ترمز کند، کدام پروتئین‌ها روی هم انباشته می‌شوند. در میان هزاران پروتئین ممکن، PEG10 در صدر فهرست قرار گرفت.
سپس Whiteley و همکارانش بافت ستون فقرات بیماران فوت شده ALS را جمع آوری کردند (تهیه شده توسط بنیاد تحقیقات پزشکی Target ALS) و از آنالیز پروتئین یا پروتئومیکس استفاده کردند تا ببینند که کدام یک از آنها بیش از حد بیان شده است.
باز هم، در بین بیش از 7000 پروتئین ممکن، PEG10 در پنج رتبه اول قرار گرفت.
در یک آزمایش جداگانه، تیم دریافت که با شکسته شدن ترمزهای ubiquilin، پروتئین PEG10 روی هم انباشته می‌شود و رشد آکسون‌ها را مختل می‌کند؛ طناب‌هایی که سیگنال‌های الکتریکی را از مغز به بدن می‌رسانند.
این مطالعه نشان داد که PEG10 در بافت افراد مبتلا به ALS پراکنده و خانوادگی بیش از حد بیان می شود، به این معنی که پروتئین شبیه ویروس ممکن است در هر دو نقش کلیدی داشته باشد.
او گفت: “این واقعیت که PEG10 احتمالاً در ایجاد این بیماری نقش دارد به این معنی است که ما ممکن است هدف جدیدی برای درمان ALS داشته باشیم.” برای یک بیماری وحشتناک که در آن هیچ درمان موثری وجود ندارد که طول عمر را بیش از چند ماه افزایش دهد، این می تواند بسیار بزرگ باشد.
این تحقیق همچنین می‌تواند منجر به درک بهتر بیماری‌های دیگر شود، که ناشی از تجمع پروتئین و همچنین بینش دقیق‌تر در مورد چگونگی تأثیر ویروس‌های قدیمی بر سلامتی است.
وایتلی گفت، در این مورد، ویروس به اصطلاح «اهلیت‌شده» می‌تواند دوباره دندان‌های نیش خود را پرورش دهد.
او گفت: «اهلی‌شده یک اصطلاح نسبی است، زیرا این فعالیت‌های ویروس مانند ممکن است محرک بیماری‌های عصبی باشد. و در این مورد، آنچه برای جفت خوب است ممکن است برای بافت عصبی مضر باشد.»
منبع:
دانشگاه کلرادو در بولدر