تحليل علمي للتنوع في خلايا الدماغ

كشف تحليل علمي حديث عن تفاصيل معقدة حول التنوع الجيني في خلايا الدماغ، والصلة القوية بين الوراثة واحتمالية إصابة الأفراد بأمراض عصبية ونفسية. وأوضح أن الاستعداد الوراثي للأمراض العصبية النفسية، مثل مرض الفصام (الشيزوفرينيا) أقوى بكثير، مقارنة بأمراض مثل السرطان أو أمراض القلب.

وتؤكد حالات الوراثة العالية لهذه الحالات المرتبطة بالدماغ ضرورة فهم الاختلافات الجينية التي تؤدي إلى ظهور مظاهر المرض، لكن الأمر الأقل وضوحاً هو كيف يؤدي هذا التنوع الجيني في الدماغ إلى حدوث المرض.

دراسة خلايا الدماغ

وكانت نتائج الدراسة التحليلية قد نُشرت، في 23 مايو (أيار) 2024، بمجلة «ساينس (Science)». وشرع الباحثون، برئاسة مارك جيرستين، أحد كبار مؤلفي الدراسة والأستاذ في كلية الطب بجامعة ييل الولايات المتحدة، وزملاؤه في فهم التباين الوراثي عبر أنواع الخلايا الفردية في الدماغ بشكل أفضل.

وللقيام بذلك أجروا عدة أنواع من تجارب الخلية الواحدة على أكثر من 2.8 مليون خلية مأخوذة من أدمغة 388 شخصاً، بما في ذلك الأفراد الأصحّاء وغيرهم من الذين يعانون اضطرابات عصبية نفسية مختلفة، بما في ذلك الفصام «schizophrenia»، والاضطراب ثنائي القطب «bipolar disorder»، واضطراب طيف التوحد «autism spectrum disorder»، واضطراب ما بعد الصدمة «post-traumatic stress disorder»، ومرض ألزهايمر.

ومن هذه المجموعة من الخلايا حدّد الباحثون 28 نوعاً مختلفاً من الخلايا، ثم قاموا بفحص التعبير الجيني، والتنظيم داخل تلك الأنواع من الخلايا.

تباين التعبير الجيني

وقام الباحثون أيضاً بتقييم كيفية تباين جينات معينة، مثل تلك المرتبطة بالناقلات العصبية بين الأفراد من جهة، وبين أنواع الخلايا من جهة أخرى. ووجدوا أن التباين كان عادةً أعلى عبر أنواع الخلايا، مقارنة بالأفراد.

وكان هذا النمط أقوى بالنسبة للجينات التي ترمز للبروتينات المستهدفة للعلاج بالعقاقير، ما يشير إلى أن الأدوية يمكن أن تكون أكثر فعالية إذا استهدفت أنواعاً معينة من الخلايا، بدلاً من الدماغ بأكمله أو كل الجسم، ويعني أيضاً أن هذه الأدوية من المرجح أن تؤدي عملها في عدد من الأشخاص. وباستخدام البيانات الناتجة عن التحليل، تمكّن الباحثون من رسم خريطة للشبكات التنظيمية الجينية من النوع داخل الخلية، وشبكات الاتصال بين الخلايا، ثم توصيل هذه الشبكات بنموذج التعلم الآلي. وبعد ذلك وباستخدام المعلومات الجينية للفرد يمكن للنموذج التنبؤ بما إذا كان يعاني مرضاً في الدماغ أم لا. ويوفر التحليل الجيني التفصيلي الذي قدمته هذه الدراسة طرقاً واعدة لتطوير علاجات مستهدفة للأمراض العصبية والنفسية، من خلال فهم الاختلافات الجينية المحددة، وتأثيراتها على أنواع مختلفة من خلايا الدماغ، ويمكن للباحثين تطوير الطب الدقيق، مما قد يؤدي إلى علاجات أكثر فعالية لحالات مثل الفصام ومرض ألزهايمر.

وراثة اضطرابات الدماغ

على صعيد آخر، قام باحثون من جامعة جونز هوبكنز بالولايات المتحدة، بتحليل عيّنات من أنسجة المخ من 151 شخصاً من الأميركيين السود الأصحّاء الذين تبرعوا بأدمغتهم بعد وفاتهم.

وحددت الدراسة 2570 جيناً متأثراً بالأنساب؛ أي بالوراثة، وهو ما يمثل نحو 60 في المائة من الاختلافات في التعبير الجيني التي لوحظت في العيّنات.

وقد فسرت العوامل البيئية نحو 15 في المائة من هذه الاختلافات، وهو ما يشير إلى أن عدداً من الاضطرابات العقلية السائدة بين السكان السود قد تكون مدفوعة بعوامل بيئية، ما يشير إلى إمكانية الوقاية منها. بالإضافة إلى ذلك، تمثل الوراثة ما يقرب من 30 في المائة من بعض اضطرابات الدماغ، بما في ذلك السكتة الدماغية، ومرض باركنسون، ومرض ألزهايمر.

ونُشرت هذه الدراسة في مجلة «نتشر نيوروساينس (Nature Neuroscience)»، في 24 مايو 2024، برئاسة كبير مؤلفي الدراسة، عالم الأعصاب وعالم الوراثة دانييل واينبرجر، الرئيس التنفيذي لمعهد ليبر لتنمية الدماغ في جامعة جونز هوبكنز مع جامعة ولاية مورغان ومجتمع السود في بالتيمور بالولايات المتحدة.

وفي دراسه أخرى للفريق البحثي نفسه، قام الفريق أيضاً بفحص تأثير الأنساب الوراثية على التعبير الجيني والحامض النووي «دي إن إيه» على نسجة المخ بعد الوفاة للأفراد الأميركيين السود ذوي الأصول المختلطة؛ أي السكان الذين يمتلكون أصولاً حديثة من مصدرين منفصلين أو أكثر، حيث يمكن أن تُظهر المجموعات السكانية المختلطة مستويات عالية من التباين الجيني؛ وذلك بهدف تحديد المساهمات المعتمدة على الوراثة، وتلك المستقلة عنها.

وكانت 26 في المائة من الوراثة للسكتة الدماغية، و27 في المائة من الوراثة لمرض باركنسون، و30 في المائة من الوراثة لمرض ألزهايمر. وأظهرت نتائج الدراسة مدى تأثير النسب الوراثي على الاختلافات في التعبير الجيني بالدماغ البشري، والآثار المترتبة على خطر الإصابة بأمراض الدماغ، وقد نُشرت الدراسة برئاسة دانيال واينبرجر في جامعة جونز هوبكنز وزملائه في المجلة نفسها في 20 مايو 2024.

تنوّع أبحاث الجينوم

تؤكد النتائج، التي توصلت إليها مبادرة أبحاث علم الأعصاب للأنساب الوراثية الأفريقية، الحاجة الماسة للتنوع في أبحاث الجينوم وعلم الأعصاب. ومن خلال دراسة المجموعات السكانية، يمكن للباحثين الكشف عن العوامل الوراثية والبيئية التي تسهم في أمراض الدماغ لتطوير استراتيجيات الوقاية والعلاج المستهدفة، وبالتالي تطوير مجال الطب الدقيق وتحسين النتائج الصحية لجميع السكان.

كما توفر هذه الدراسة رؤى حاسمة حول التفاعل بين العوامل الوراثية والبيئية في التعبير الجيني، وانتشار الاضطرابات العقلية بين الأمريكيين السود، ومن خلال تأكيد الدور المهم للمؤثرات البيئية.

وتشير النتائج إلى أنه يمكن الوقاية من عدد من حالات الصحة العقلية، من خلال التدخلات المستهدفة، بالإضافة إلى ذلك يمكن أن يؤدي فهم المساهمات الجينية في هذه الاضطرابات إلى علاجات أكثر تخصيصاً وفعالية، ما يؤدي في النهاية إلى تحسين نتائج الصحة العقلية، ومعالجة الفوارق الصحية في مجتمعات السود.