آیا به دنبال راهی برای حفظ سلامت مغز و افزایش طول عمر خود هستید؟ مطالعه‌ی جدیدی از دانشگاه راکفلر نشان می‌دهد که افزایش سطح پروتئین PI31 می‌تواند به طور چشمگیری از تخریب عصبی جلوگیری کرده، عملکرد سیناپسی را بازیابی کند و حتی طول عمر را تا چهار برابر افزایش دهد. این کشف می‌تواند انقلابی در درمان بیماری‌های دژنراتیو عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون ایجاد کند.

مکانیسم عمل پروتئین PI31

بیماری‌های دژنراتیو عصبی، اساساً اختلال در ارتباطات بین سلول‌های عصبی هستند. حتی قبل از مرگ سلول‌ها، مکانیسم ظریف پاکسازی زباله‌های پروتئینی در سیناپس‌ها (اتصالات بین نورون‌ها) دچار نقص می‌شود. این اختلال در پاکسازی، ارتباط بین سلول‌های مغزی را مختل می‌کند و جریان سیگنال‌ها را که مسئول تفکر، زبان، حافظه و حتی عملکردهای اساسی بدن هستند، به تدریج مختل می‌سازد.

پروتئین PI31 نقش کلیدی در این فرایند دارد. این پروتئین، پروتئازوم‌ها (ماشین‌های تجزیه کننده‌ی پروتئین سلول) را به سیناپس‌ها منتقل می‌کند تا زباله‌های پروتئینی را از بین ببرند. بدون PI31 کافی، حمل و نقل پروتئازوم‌ها مختل می‌شود، زباله‌های پروتئینی تجمع می‌یابند و در نهایت به پلاک‌های پروتئینی تبدیل می‌شوند.

چالش فرضیه‌ی آمیلوئید

برای دهه‌ها، فرضیه‌ی آمیلوئید، که ادعا می‌کرد تجمع پروتئین‌ها مانند پلاک‌های بتا-آمیلوئید و گره‌های تاو (در بیماری آلزایمر) علت اصلی مرگ سلول‌های مغزی هستند، بر این حوزه حاکم بود. اما با شکست درمان‌هایی که بر روی حذف این پلاک‌ها تمرکز داشتند، دکتر هرمان استلر، رئیس آزمایشگاه استرانگ آپوپتوزیس و زیست‌شناسی سرطان در دانشگاه راکفلر، به این نتیجه رسید که این تجمع‌ها ممکن است بیشتر نشانه‌ی بیماری باشند تا علت آن.

مطالعات قبلی در آزمایشگاه استلر نشان داد که دژنراسیون عصبی نه با تجمع پروتئین‌ها، بلکه با نارسایی در انتقال پروتئازوم‌ها به سیناپس‌ها آغاز می‌شود. در واقع، اگر پروتئازوم‌ها به سیناپس‌ها نرسند، زباله‌ها تجمع یافته و ارتباط بین سلولی مختل می‌شود. بنابراین، درمان‌هایی که تنها بر حذف پلاک‌ها تمرکز دارند، بسیار دیرهنگام عمل می‌کنند. راه حل اصلی، اصلاح سیستم حمل و نقل پروتئازوم‌ها قبل از بروز این تجمع‌هاست.

پروتئین PI31: یک راه حل امیدبخش

در مقاله‌ای در سال 2019، دکتر استلر پروتئین PI31 را به عنوان یک راه حل امیدوار کننده برای این مشکل شناسایی کرد. PI31 به عنوان یک اتصال دهنده عمل می‌کند که پروتئازوم‌ها را برای انتقال به سیناپس‌ها به موتورهای سلولی متصل کرده و پس از رسیدن، آن‌ها را مونتاژ می‌کند.

موش‌ها و مگس‌های میوه‌ای بدون PI31 کافی، علائم دژنراسیون عصبی را نشان می‌دهند. همچنین جهش‌های ژنی مرتبط با PI31 در تعدادی از بیماری‌های دژنراتیو عصبی مانند آلزایمر، ALS (اسکلروز جانبی آمیوتروفیک) و پارکینسون مشاهده شده‌اند.

آزمایش و نتایج

برای بررسی تأثیر افزایش سطح PI31 بر جلوگیری از دژنراسیون عصبی، تیم دکتر استلر از مدل‌های حیوانی استفاده کردند. آن‌ها با مدل‌های مگس میوه‌ای آغاز کردند. غیرفعال کردن معادل FBXO7 (ژن مرتبط با PI31) در مگس‌ها، باعث اختلال در انتقال پروتئازوم و بروز نقص‌های حرکتی شدید شد. اما با اضافه کردن نسخه‌های اضافی از PI31، این علائم تا حد زیادی برطرف شدند.

سپس، محققان به سراغ موش‌های فاقد FBXO7 رفتند. آن‌ها دریافتند که حتی افزایش جزئی در سطح PI31، به شدت از دژنراسیون عصبی جلوگیری کرده، عملکرد حرکتی را حفظ کرده و سلامت کلی را بهبود بخشید. در برخی موارد، طول عمر موش‌ها تقریباً چهار برابر افزایش یافت. PI31 همچنین پروتئین‌های تاو غیرطبیعی (مشخصه‌ی بیماری آلزایمر) را از بین برد.

گام‌های بعدی و اهمیت این کشف

مرحله‌ی بعدی، بررسی این موضوع است که آیا PI31 می‌تواند عملکرد شناختی را در موش‌های مسن حفظ کند یا خیر. در نهایت، هدف، توسعه‌ی درمان‌های بالینی برای انسان است. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که انسان‌هایی با جهش‌های نادر در ژن PI31 از طیف وسیعی از اختلالات دژنراتیو عصبی رنج می‌برند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که درمان PI31 می‌تواند برای درمان اختلالات نادر ناشی از کمبود FBXO7 یا PI31 در تعداد کمی از افراد مبتلا به این شرایط مورد استفاده قرار گیرد.

دکتر استلر معتقد است که یافته‌های این مطالعه می‌تواند در آینده به ایجاد راهبردهای گسترده‌تری برای کند کردن زوال شناختی مرتبط با سن و مقابله با بیماری‌های شایع‌تر مانند آلزایمر منجر شود.