محققان UCL اولین تصویری از ساختارهایی که مژک های انسان را نیرو می دهند تولید کردند

اولین تصویر از ساختارهایی که به مژک‌های انسان نیرو می‌دهند – برجستگی‌های ریز مو مانندی که راه‌های هوایی ما را می‌پوشاند – توسط تیمی متشکل از محققان UCL تهیه شده است و می‌تواند منجر به درمان‌های بسیار مورد نیاز برای افراد مبتلا به بیماری‌های مژگانی نادر شود.

این مطالعه، منتشر شده در طبیعت، ترکیبی از میکروسکوپ پیشرفته و تکنیک های هوش مصنوعی برای ایجاد یک عکس فوری دقیق از ساختار مژه های انسان. این برجستگی‌های میکروسکوپی روی سلول‌هایی هستند که ریه‌ها، گوش‌ها و سینوس‌های ما را می‌پوشانند و ضربان ریتمیک دارند تا ریه‌ها را از مخاط و باکتری‌ها پاک نگه دارند. افرادی که بیماری نادر دیسکینزی مژگانی اولیه (PCD) را به ارث می برند، مژک های معیوب دارند که نمی توانند بقایای مجاری تنفسی را به طور موثر حذف کنند و بنابراین از مشکلات تنفسی و عفونت های مزمن ریه رنج می برند.

برای اولین بار، دانشمندان «نانو ماشین» مولکولی را تجسم کردند که باعث ضرب و شتم مژک‌ها می‌شود و به صورت ساختارهای یکسانی که هر 96 نانومتر در طول مژک نقطه‌گذاری شده‌اند، قابل مشاهده است. این ساختارها در کنار هم قرار می گیرند و آکسونم را تشکیل می دهند. در مجاری تنفسی سالم، این ساختار پیچیده به شدت کنترل می‌شود، با مولکول‌هایی که دقیقاً مرتب شده‌اند تا مژک‌ها را در یک حرکت موزون و موج مانند، حدود یک میلیون بار در روز بکوبند.

در افراد مبتلا به PCD، تیم دریافت که مژک ها به درستی ضربان نمی کنند، زیرا عناصر کلیدی ساختار آکسونم از دست رفته است که ناشی از جهش های ژنتیکی است. این اطلاعات جدید می‌تواند منجر به تولید داروهای جدیدی شود که این نقایص را هدف قرار می‌دهند و مژک‌ها را به درستی می‌زنند.

یکی از نویسندگان این مطالعه، پروفسور هانا میچیسون (موسسه بهداشت کودکان UCL Great Ormond Street)، گفت: “درمان های PCD در حال حاضر برای پاکسازی راه های هوایی افراد و جلوگیری از عفونت کار می کنند. یافته های ما امکان داروهای مولکولی را برای هدف قرار دادن دقیق نقص های ریز در بدن ارائه می دهد. axoneme و گل مژه ها را همانطور که باید ضرب و شتم کنید.

داروهای مولکولی نویدبخش دیگر بیماری‌های نادر هستند و تحقیقات COVID-19 راه‌های جدیدی را برای رساندن مستقیم این داروها به ریه باز کرده است. اگر بتوانیم این پیشرفت ها را با یافته های جدید خود ترکیب کنیم، امید من این است که طی 5 تا 10 سال آینده داروهای مولکولی را برای افراد مبتلا به PCD بیاوریم.”

هانا میچیسون، یکی از نویسندگان مطالعه، پروفسور، موسسه بهداشت کودکان UCL Great Ormond Street

تحقیقات این تیم همچنین می‌تواند برای ناباروری مفید باشد، زیرا سلول‌های اسپرم به ساختار آکسونم مشابهی در دم خود متکی هستند تا خود را به جلو برانند.

این تیم تحقیقاتی یک همکاری جهانی با دانشمندان مستقر در سراسر بریتانیا، ایالات متحده، هلند، چین و مصر بود. پروفسور میچیسون گفت: “مطالعه بیماری های نادر مانند PCD می تواند دشوار باشد، زیرا بیماران به صورت نازک در سراسر جهان پخش می شوند. در بریتانیا، ما فکر می کنیم حدود 9000 خانواده ممکن است به PCD مبتلا شوند.” “مطالعه ما با همکاری بین المللی فوق العاده بین دانشمندان بالینی، زیست شناسان و اعضای جامعه بیماری های نادر که مایل به شرکت در تحقیقات ما هستند امکان پذیر شد.”

علاوه بر مژک های انسانی، این تیم ساختار آکسونم یک جلبک تک سلولی به نام را بررسی کردند کلامیدوموناس رینهاردتیکه از دو برآمدگی دم مانند روی سطح خود برای شنا استفاده می کند. علیرغم اینکه دم جلبک توسط بیش از 1 میلیارد سال تکامل از هم جدا شده بود، شباهت های ساختاری با مژک های راه هوایی انسان داشت که اهمیت آکسونم را در طول تکامل برجسته می کرد.

این مطالعه شامل همکارانی در دانشکده پزشکی هاروارد، دانشگاه اسکندریه، دانشگاه لستر، مراکز پزشکی دانشگاه آمستردام، بنیاد NHS گای و سنت توماس و امپریال کالج لندن بود.

در UCL، این مطالعه توسط مرکز تحقیقات بیومدیکال بیمارستان بزرگ اورموند استریت NIHR، وزارت آموزش عالی در مصر و کمک مالی MRC UCL Confidence in Concept پشتیبانی شد.