بازیابی کامل حافظه موش‌های مسن با CRISPR؛ امید به درمان زوال عقل

پیشرفت‌های خیره‌کننده در حوزه علوم اعصاب نشان می‌دهد که زوال حافظه ناشی از افزایش سن شاید یک پدیده برگشت‌ناپذیر نباشد. تیمی از محققان دانشگاه ویرجینیا تک با به‌کارگیری ابزارهای پیشرفته ویرایش ژن CRISPR، موفق به اصلاح اختلالات مولکولی در مغز موش‌های مسن و بازیابی قابل توجه عملکرد حافظه در آن‌ها شده‌اند. این کشف، امیدها برای درمان‌های جدید بیماری آلزایمر و زوال عقل مرتبط با سن را افزایش می‌دهد.

اصلاح اختلالات مولکولی با فناوری CRISPR

در دو مطالعه مکمل، تیمی به رهبری «تیموتی جارووم»، استاد دانشگاه ویرجینیا تک، از ابزارهای پیشرفته ویرایش ژن برای هدف قرار دادن تغییرات مولکولی خاص در مغز و بهبود عملکرد حافظه در موش‌های مسن‌تر استفاده کردند. این تحقیقات بر دو مسیر مولکولی مجزا تمرکز داشتند که با افزایش سن دستخوش تغییر می‌شوند.

بررسی فرایند «پلی‌یوبیکویتیناسیون K63» در مغز

اولین مطالعه که نتایج آن در نشریه Neuroscience منتشر شد، فرایند مولکولی به نام پلی‌یوبیکویتیناسیون K63 را بررسی کرد. این فرایند مانند یک سیستم برچسب‌گذاری عمل می‌کند که پروتئین‌ها را درون سلول‌های مغزی هدایت کرده و رفتار آن‌ها را مشخص می‌سازد. عملکرد صحیح این فرایند برای برقراری ارتباط مؤثر نورون‌ها و تشکیل خاطرات حیاتی است.

محققان دریافتند که پیری این فرایند را در دو ناحیه کلیدی مغز تغییر می‌دهد:

• هیپوکامپ: این ناحیه مسئول تشکیل و بازیابی حافظه است. با افزایش سن، سطوح پلی‌یوبیکویتیناسیون K63 در هیپوکامپ بالا می‌رود. تیم تحقیقاتی با استفاده از سیستم ویرایش ژن CRISPR-dCas13، این سطوح را کاهش دادند و شاهد بهبود حافظه در موش‌های مسن‌تر بودند.
• آمیگدال: این ناحیه در پردازش احساسات نقش دارد. در آمیگدال، سطوح پلی‌یوبیکویتیناسیون K63 با افزایش سن کاهش پیدا می‌کند. زمانی که محققان این فعالیت را بیشتر کاهش دادند، عملکرد حافظه نیز بهبود قابل‌توجهی یافت.

«بیش از یک‌سوم افراد بالای ۷۰ سال با از دست دادن حافظه خود دست‌وپنجه نرم می‌کنند و این یک عامل خطر بزرگ برای بیماری آلزایمر است. این تحقیق نشان می‌دهد که کاهش حافظه به تغییرات مولکولی خاصی مرتبط است که می‌توان آنها را هدف قرار داد و بررسی کرد. اگر بتوانیم بفهمیم که چه چیزی در سطح مولکولی موجب کاهش حافظه می‌شود، می‌توانیم علت‌های بروز زوال عقل را درک کنیم و از آن برای پیدا کردن درمان‌های جدیدی استفاده کنیم.»

- تیموتی جارووم، استاد دانشگاه ویرجینیا تک

فعال‌سازی مجدد ژن IGF2 با ویرایش ژن

در دومین مطالعه که در نشریه Brain Research Bulletin منتشر شد، «تیموتی جارووم» و دانشجوی دکترای او، «شانون کینکید»، بر روی ژن IGF2 متمرکز شدند که نقش مهمی در تشکیل خاطرات ایفا می‌کند. با پیری مغز، فعالیت IGF2 کاهش می‌یابد و این ژن به طور شیمیایی در هیپوکامپ غیرفعال می‌شود.

یافته‌های این تحقیق نشان داد که این غیرفعال شدن از طریق فرایند طبیعی متیلاسیون DNA رخ می‌دهد؛ فرایندی که برچسب‌های شیمیایی را به DNA اضافه کرده و منجر به غیرفعال شدن ژن می‌شود. محققان با استفاده از سیستم ویرایش ژن CRISPR-dCas9، این برچسب‌ها را حذف کرده و ژن IGF2 را دوباره فعال کردند. این دستکاری مولکولی نیز منجر به بهبود قابل‌توجه و چشمگیر در حافظه موش‌های مسن‌تر شد.