اكتشف العلماء بروتينًا رئيسيًا مسؤولاً عن عدم تناسق الدماغ

تم الآن فهم الآليات الجينية الكامنة وراء الاختلافات الفريدة بين اليسار واليمين في الدماغ بشكل أفضل من خلال الأبحاث الجديدة، مما يمهد الطريق لفهم أفضل للاضطرابات البشرية المرتبطة بعدم تناسق الدماغ.

يلعب بروتين يسمى Cachd1 دورًا رئيسيًا في إنشاء البنية العصبية المختلفة والوظيفة لكل جانب من الدماغ، حسبما وجد باحثون من كلية لندن الجامعية ومعهد ويلكوم سانجر وجامعة أكسفورد ومتعاونون آخرون. تم نشر الدراسة في Science.

من خلال إجراء تجارب وراثية على سمك الزرد، اكتشف الباحثون أنه عند حدوث طفرة Cachd1، يفقد الجانب الأيمن من الدماغ تطوره الطبيعي غير المتماثل ويصبح صورة طبق الأصل للجانب الأيسر. يسبب هذا الاضطراب اتصالات عصبية غير طبيعية تؤثر على وظائف المخ.

يسلط هذا الاكتشاف الضوء على الآليات الوراثية الكامنة وراء عدم تناسق الدماغ، وهي ظاهرة لوحظت في العديد من الأنواع الحيوانية، بما في ذلك البشر. قد يؤدي فهم هذه العمليات إلى فهم أفضل للاضطرابات البشرية التي يتعطل فيها عدم تناسق الدماغ، مثل الفصام، ومرض الزهايمر، واضطرابات طيف التوحد.

على الرغم من التشريح المرآتي، فإن نصفي الكرة الأرضية الأيمن والأيسر من الدماغ البشري لديهما اختلافات وظيفية تؤثر على الروابط العصبية والعمليات المعرفية مثل اللغة. لا تزال كيفية ظهور هذه الاختلافات بين اليسار واليمين في الدوائر العصبية غير مفهومة جيدًا.

باستخدام أسماك الزرد - وهي كائن حي نموذجي معروف لدراسة نمو الدماغ بفضل أجنتها الشفافة - شرع الباحثون في دراسة كيفية تأثير Cachd1 على عدم تناسق الدماغ.

وجد الفريق أنه عندما يحدث طفرة Cachd1، تفقد منطقة من الدماغ تسمى بالعبان تمييزها الطبيعي بين اليسار واليمين. تصبح الخلايا العصبية الموجودة على الجانب الأيمن مشابهة للخلايا العصبية الموجودة على الجانب الأيسر، مما يؤدي إلى تعطيل الاتصالات العصبية في العنان وربما التأثير على وظيفتها.

ضربة قاضية لـ cachd1 باستخدام المورفولينوس تؤدي إلى تناظر ثنائي. (AB) عرض الظهري في 4 أيام بعد الإخصاب للأنواع البرية غير المحقونة ويرقات المورفولينو المحقونة cachd1 بعد التهجين الكامل في الموقع باستخدام مسبار ريبوبروب مضاد للتحسس ضد علامات العنان الظهرية غير المتماثلة kctd12.1. (C) RT-PCR شبه الكمي لنصوص cachd1. المصدر: العلوم (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970

أظهرت تجارب ربط البروتين أن Cachd1 يرتبط بمستقبلين يسمحان للخلايا بالتواصل من خلال مسار إشارات Wnt، وهو أحد مسارات الاتصال الخلوي الأكثر دراسة بشكل مكثف والذي يلعب أدوارًا مهمة في التطور المبكر وتكوين الخلايا الجذعية والعديد من الأمراض.

بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن تأثير Cachd1 يقتصر على الجانب الأيمن من الدماغ، مما يشير إلى وجود عامل مثبط غير معروف يحد من نشاطه على الجانب الأيسر. على الرغم من أن التفاصيل الكاملة لم يتم توضيحها بعد، إلا أن الأدلة تشير بقوة إلى أن Cachd1 يلعب دورًا رئيسيًا في تحديد التمييز بين الجانبين الأيسر والأيمن للدماغ النامي من خلال تنظيم الاتصال الخلوي على الجانب الأيمن على وجه التحديد.

سوف تدرس الدراسات المستقبلية ما إذا كان لدى Cachd1 وظائف مهمة أخرى مرتبطة بمسار Wnt.

"كان هذا مشروعًا تعاونيًا للغاية استفاد بشكل كبير من نهج متعدد التخصصات - حيث اجتمع علم الوراثة والكيمياء الحيوية والبيولوجيا الهيكلية معًا لفهم إنشاء عدم التماثل بين اليسار واليمين في الدماغ بشكل أفضل، بالإضافة إلى تحديد مكون جديد في يقول الدكتور غاريث باول، المؤلف المشارك للدراسة، وهو طالب دكتوراه سابق في معهد ويلكوم سانجر والآن عضو في قسم علم الأحياء الخلوي والبيولوجيا التنموية بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: "مسار إشارات مهم له أدوار متعددة في الصحة والمرض".

"يسعدني أن أرى نشر هذا البحث التعاوني للغاية، والذي جمع العديد من الأشخاص الموهوبين ذوي الاهتمامات والمهارات العلمية المختلفة من مؤسسات مختلفة. يقول البروفيسور ستيف ويلسون، كبير مؤلفي الدراسة من قسم الخلية وعلم الأحياء التنموي بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس: "لقد مكننا الفريق معًا من تحقيق اكتشافات جديدة ومثيرة في كل من مسار إشارات Wnt وتطور عدم تناسق الدماغ".