بازیابی توانایی بازسازی شبکیه چشم در پستانداران با حذف یک پروتئین بازدارنده

بر خلاف مهره‌داران خونسرد مانند ماهی‌ها که توانایی ترمیم سلول‌های عصبی آسیب‌دیده شبکیه را دارند، سیستم عصبی مرکزی در پستانداران به طور طبیعی فاقد چنین قابلیت ترمیمی است. در بیماری‌های دژنراتیو شبکیه مانند Retinitis Pigmentosa، سلول‌های حساس به نور به مرور تخریب می‌شوند و به دلیل عدم توانایی تقسیم و بازسازی سلول‌های گلیا از نوع Müller glia (که به اختصار MG نامیده می‌شوند)، بینایی فرد به تدریج از دست می‌رود. این مقاله تازه که در Nature منتشر شده، مکانیسم مولکولی تازه‌ای را شناسایی کرده است که توضیح می‌دهد چرا پستانداران برخلاف ماهی‌ها نمی‌توانند شبکیه خود را بازسازی کنند.

نقش پروتئین Prox1 به عنوان مانع بازسازی

سلول‌های MG در پستانداران پس از آسیب دیدن شبکیه، به طور موقت واکنش نشان می‌دهند اما نمی‌توانند به سلول‌های پیش‌ساز عصبی (RPC) تبدیل شوند تا نورون‌های جدید بسازند. پژوهشگران متوجه شدند که پروتئین فاکتور رونویسی به نام Prox1 نقش کلیدی در سرکوب این فرآیند دارد. در حالی که این پروتئین در شبکیه ماهی‌ها پس از آسیب افزایش نمی‌یابد، در شبکیه موش‌ها و انسان‌های آسیب‌دیده به شدت تجمع پیدا می‌کند.

نکته فنی بسیار جالب اینجاست که پروتئین Prox1 به صورت درون‌زا توسط خود سلول‌های MG تولید نمی‌شود؛ بلکه از طریق یک مکانیسم «انتقال بین‌سلولی پروتئین» از نورون‌های مجاور به درون سلول‌های MG نشت می‌کند و سطح آن بالا می‌رود. وجود این پروتئین خارجی در سلول‌های MG مثل یک ترمز سخت عمل کرده و جلوی ورود دوباره آن‌هاکجاچرخه سلولی و تبدیل شدن به سلول‌های پیش‌ساز را می‌گیرد.

جزئیات مداخله درمانی و نتایج تجربی

تیم تحقیق با استفاده از روش‌های مختلف ژنتیکی و دارویی توانستند این مسیر را هدف قرار دهند:

• مهار انتقال Prox1: با مسدود کردن انتقال این پروتئین از نورون‌ها به سلول‌های MG در موش‌های آسیب‌دیده، سلول‌های MG توانستند دوباره برنامه‌ریزی شده و به سلول‌های پیش‌ساز شبکیه تبدیل شوند.
• استفاده از AAV: پژوهشگران با استفاده از وکتورهای ویروس ادنوآسوشیتد یا همان adeno-associated viral (AAV) برای انتقال آنتی‌بادی علیه Prox1 به داخل چشم، توانستند پروتئین‌های خارج‌سلولی Prox1 را مهار کنند.
• تأخیر در افت بینایی: این درمان نه‌تنها به بازسازی نورون‌های شبکیه کمک کرد، بلکه روند از دست رفتن بینایی را در مدل حیوانی مبتلا به بیماری Retinitis Pigmentosa به تأخیر انداخت.

چرا این تحقیق برای مهندسان و پژوهشگران زیستی اهمیت دارد؟

از دیدگاه مهندسی سیستم‌های زیستی، این پژوهش یک نمونه عالی از مهندسی معکوس سیستم‌های طبیعی برای بازگرداندن قابلیت‌های ازدست‌رفته است. اگرچه همان‌طور که کاربران در بحث‌های Hacker News اشاره کرده‌اند، این روش هنوز راه زیادی تا تبدیل شدن به درمانی قطعی برای بیماری‌هایی مانند AMD (تباهی مکحله) دارد، اما کشف یک پروتئین کلیدی و مسدود کردن انتقال بین‌سلولی آن با ابزارهای ویروسی (AAV)، راهکار نوآورانه‌ای را پیش روی توسعه‌دهندگان فناوری‌های درمانی و ژن‌درمانی می‌گذارد. این رویکرد نشان می‌دهد که چگونه با شناخت دقیق شبکه‌های تنظیم ژنی و پروتئینی، می‌توان محدودیت‌های تکاملی بدن پستانداران را دور زد.