حدود ۸ هزار نفر در بریتانیا مبتلا به بیماری هانتینگتون هستند؛ وضعیتی تخریبکننده و ارثی که به تدریج بر حرکت، تفکر و خلقوخو تأثیر میگذارد. اکنون، نوع پیشرفتهای از اسکن امآرآی میتواند راهی را برای پژوهشگران فراهم کند تا میزان آسیب سلولی ناشی از آن را در افراد زنده برآورد کنند که این امر در نهایت میتواند نشان دهد آیا درمانها مؤثر هستند یا خیر.
تحقیقات جدید از سوی همکاران من و خودم نشان داد که این تکنیک قادر به تشخیص ناهنجاریهایی در مغز افراد مبتلا به هانتینگتون است که با آنهایی که پیشتر از طریق بررسی بافت مغزی پس از مرگ شناسایی شده بودند، مطابقت دارد.
بیماری هانتینگتون وضعیتی ارثی است که ناشی از یک ژن معیوب میباشد. علائم آن معمولاً بین سنین ۳۰ تا ۵۰ سالگی آغاز میشود. در حال حاضر درمان قطعی برای آن وجود ندارد، هرچند درمانهای سلولی و ژندرمانی جدیدی در حال توسعه و آزمایش هستند.
یکی از اتفاقات اصلی در بیماری هانتینگتون، از دست رفتن سلولهای نورونی در ناحیه استریاتوم است؛ بخشی از گانگلیای قاعدهای که در عمق مغز قرار دارد. این ساختارها برای کنترل حرکت و سایر عملکردها مهم هستند. با از دست رفتن سلولها، بافت مغز در این مناطق کوچک میشود.
ما میتوانیم این انقباض را با استفاده از امآرآی معمولی ببینیم. اما یک اسکن مغزی استاندارد اطلاعات نسبتاً کمی درباره آنچه در داخل بافت در سطح سلولی رخ میدهد، به ما میدهد. اینجا جایی است که رویکرد ما وارد عمل میشود.
ما از تکنیکی به نام «تصویربرداری چگالی سوما و نوریت» یا Sandi برای تحلیل اسکنهای امآرآی انتشاری استفاده کردیم. امآرآی انتشاری نحوه حرکت آب را در بافت مغز تشخیص میدهد. از آنجا که این حرکت تحت تأثیر ساختارهای اطراف آب قرار دارد، ما میتوانیم از آن برای برآورد غیرمستقیم ویژگیهایی مانند اندازه ظاهری و چگالی بدن سلولی استفاده کنیم.
این بدان معناست که ما میتوانیم تخمینهای غیرمستقیمی از ساختارهای درون خود بافت به دست آوریم.
برای مطالعه ما، ما اسکنهای ۵۶ فرد مبتلا به بیماری هانتینگتون و ۵۷ داوطلب سالم همسن و همجنس را تحلیل کردیم. شرکتکنندگان با استفاده از یک اسکنر امآرآی با گرادیان قوی اسکن شدند.
ما روی گانگلیای قاعدهای تمرکز کردیم، جایی که انتظار داشتیم اثرات بیماری هانتینگتون را ببینیم. ما همچنین ناحیه نزدیک به تالاموس را بررسی کردیم؛ منطقهای در مغز که در مراحل اولیه بیماری نسبتاً مصون میماند و به عنوان مقایسه استفاده شد. نتایج تفاوت واضحی را نشان داد.
در گانگلیای قاعدهای افراد مبتلا به بیماری هانتینگتون، ما برآوردهای پایینتری از چگالی ظاهری بدن سلولی، برآوردهای بزرگتری از اندازه ظاهری بدن سلولی و فضای بیشتر بین سلولها نسبت به داوطلبان سالم یافتیم. ما همین الگو را در تالاموس مشاهده نکردیم.
این یافتهها بهویژه جذاب هستند زیرا شبیه به آنچه پیشتر در بافت مغزی پس از مرگ دیده شده است. مطالعات پس از مرگ نشان دادهاند که هانتینگتون باعث از دست رفتن نوع خاصی از نورونهای استریاتومی میشود؛ سلولهایی که سیگنالها را در سراسر مغز و سیستم عصبی ارسال میکنند. همزمان، سلولهای گلیال که معمولاً از نورونها حمایت و محافظت میکنند، در پاسخ به آسیب تغییر شکل میدهند. آنها بزرگتر و فعالتر میشوند و محیط اطراف سلولهای نورونی باقیمانده را تغییر میدهند.
نتایج ما نشان میدهد که Sandi ممکن است بهطور غیرمستقیم این تغییرات بیولوژیکی را در مغز زنده ثبت کند. اندازهگیریهای امآرآی همچنین با شدت بیماری هانتینگتون و عملکرد ضعیفتر در تستهای ضربه انگشت مرتبط بودند که بهطور رایج برای ارزیابی کنترل حرکتی استفاده میشوند.
در برخی نواحی استریاتوم، برآوردهای ما از اندازه و چگالی ظاهری بدن سلولی، همراه با سن فرد، تا ۶۳ درصد از انقباض مغز مشاهدهشده را توضیح میدادند. این نشان میدهد که این اندازهگیریها ممکن است برخی از فرآیندهای بیولوژیکی محرک از دست دادن بافت مغز را ثبت کنند و در نهایت برای توسعه درمانها مهم باشند.
درمانهای آینده
درمانهای سلولی و ژنی جدید برای بیماری هانتینگتون در حال بررسی هستند، اما پژوهشگران به راههایی برای اندازهگیری آنچه در داخل مغز یک فرد زنده رخ میدهد، نیاز دارند. اگر درمانی طراحی شود تا از سلولهای مغزی محافظت کند، ما باید بتوانیم اندازهگیری کنیم که آیا این اتفاق واقعاً در حال رخ دادن است یا خیر.
Sandi میتواند بالقوه چنین معیاری را فراهم کند. این تکنیک ممکن است به ما اجازه دهد تا تغییرات سلولی را بهطور غیرمستقیم و غیرتهاجمی ردیابی کنیم و در آزمایشهای بالینی آینده، تعیین کنیم که آیا یک درمان فرآیند زمینهای بیماری را تغییر میدهد یا خیر.
اما هنوز کاملاً به آن نقطه نرسیدهایم. مطالعه ما یک عکس لحظهای بود که افراد مبتلا به هانتینگتون و داوطلبان سالم را در یک نقطه زمانی خاص مقایسه میکرد. این موضوع به ما نمیگوید که آیا Sandi میتواند پیشرفت بیماری را ردیابی کند یا اینکه آیا Sandi میتواند تغییرات ناشی از یک درمان را بهطور قابل اعتماد تشخیص دهد.
اکنون به مطالعات بزرگتری نیاز داریم که افراد را در طول دورهای زمانی دنبال کنند تا مشخص شود آیا این اندازهگیریها میتوانند پیشرفت بیماری هانتینگتون را ردیابی کنند. این تکنیک همچنین باید برای اسکنرهای امآرآیی که بهطور روتین در بیمارستانها استفاده میشوند، سازگار و اعتبارسنجی شود.
Sandi میتواند چیزی را به ما بدهد که در حال حاضر فاقد آن هستیم: راهی برای فراتر دیدن از انقباض مغز و کسب بینشی نسبت به تغییرات سلولی در حال وقوع در داخل مغز زنده. و از آنجا که از دست دادن سلولهای مغزی همچنین ویژگی شرایط شایعتری مانند بیماری پارکینسون و آلزایمر است، این رویکرد ممکن است کاربردهایی فراتر از هانتینگتون داشته باشد.