دانشمندان موسسه Wellcome Sanger و دانشگاه Sun Yat-sen جمعیت های سلولی جدیدی را کشف کردند که می تواند درک این موضوع را بهبود بخشد که چرا برخی از فیبرهای عضلانی سریعتر از بقیه پیر می شوند. نه فقط این، بلکه مکانیسم هایی را نیز شناسایی کردند که عضلات برای مبارزه با پیری از آنها استفاده میکنند. نتیجه کار آنها اولین اطلس سلولی عضله پیر انسان است که امروز در Nature Ageing منتشر شد.
به گفته ورونیکا کدلیان، رویکرد آنها به مطالعه پیری عضلانی، با ترکیب انواع مختلف توالی، مکانیسم های سلولی ناشناخته قبلی را نشان داد. همچنین، زمینه هایی را برای مطالعه بیشتر برجسته می کند.
به لطف تکنیک های تک سلولی و تک هسته ای و تصویربرداری بسیار پیشرفته آنها توانستند نمونه های ماهیچه های اسکلتی انسان را تجزیه و تحلیل کنند. ماهیچه های متصل به استخوان اهداف زیادی دارند، حرکت، حفظ وضعیت بدن، حفظ دمای بدن، و ذخیره مواد مغذی، حالت چهره.
به عنوان مثال، سارکوپنی از دست دادن توده و عملکرد ماهیچه های اسکلتی مرتبط با سن است. علل سارکوپنی چند عاملی هستند. این بیماری بیش از 20 درصد افراد مسن را تحت تاثیر قرار می دهد و هیچ داروی تایید شده ای وجود ندارد.
فرآیندهایی که پشت تغییرات عضلانی مرتبط با سن ما هستند
نمونه ها از 17 فرد 20 تا 75 ساله جمعآوری شد. سپس نتایج را مقایسه کردند و فرآیندهای متعددی را یافتند که پشت تغییرات عضلانی مرتبط با سن ما هستند.
آنها دریافتند که ژن های کنترل کننده ریبوزوم ها در سلول های بنیادی عضلانی نمونه های مسن کمتر فعال هستند. ریبوزوم ها مسئول تولید پروتئین هستند. این عدم فعالیت باعث می شود توانایی سلول برای ترمیم و بازسازی کمتر شود. همچنین، جمعیت سلولهای غیر عضلانی که میتوان در نمونه ها یافت، دارای مولکول پیش التهابی تری به نام CCL2 بود. متأسفانه، نقش آن جذب سلول های ایمنی به عضله است و باعث آسیب بیشتر به زوال عضلانی مرتبط با افزایش سن می شود.
آنها همچنین دلایل خوبی برای شادی پیدا کردند. برای اولین بار، چند مکانیسم جبرانی از عضلات برای جبران از دست دادن کشف شد. اینها برای مثال شامل افزایش بازسازی زیرگروه های فیبر باقی مانده بود. همچنین، آنها جمعیت هسته های تخصصی را در فیبرهای عضلانی شناسایی کردند. این به بازسازی اتصالات کاهش یافته بین اعصاب و عضلات کمک می کند. آزمایشها در سلولهای ماهیچهای انسان رشد یافته در آزمایشگاه، نقش این هسته ها را در عملکرد ماهیچه ها تأیید کرد.
پروفسور هونگبو ژانگ، نویسنده ارشد این مطالعه گفت که در چین، بریتانیا و سایر کشورها، جمعیت سالخورده ای داریم. همانطور که او اشاره کرد درک ما از خود فرآیند پیری محدود است. او توضیح داد: “ما اکنون دید دقیقی درباره چگونگی تلاش عضلات برای حفظ عملکرد تا زمانی که ممکن است، علیرغم تأثیرات پیری، داریم.”
دیگه پیر نشده؟
دکتر سارا تیچمن توضیح داد که به لطف Human Cell Atlas، آنها در حال دریافت جزئیات از مراحل اولیه رشد انسان هستند. با این بینش در مورد پیری ماهیچه های اسکلتی سالم، محققان در سراسر جهان می توانند راه هایی را برای مبارزه با التهاب و موارد دیگر کشف کنند. همانطور که او نتیجه گرفت اکتشافاتی مانند این پتانسیل برای توسعه استراتژی های درمانی دارد که پیری سالم تر را برای نسل های آینده ترویج می کند.
طبق یک مطالعه در سال 2018 در انگلستان هزینه های مراقبت های بهداشتی و اجتماعی ناشی از ضعف عضلانی حدود 2.5 میلیارد پوند است. به عنوان مثال، افراد مبتلا به ضعف عضلانی هزینه های بهداشتی و مراقبت اجتماعی داشتند که سالانه 2707 پوند بیشتر از افراد بدون آن بود. یک سال بعد یک مطالعه نشان داد که کل هزینه تخمینی بستری شدن در بیمارستان در افراد مبتلا به سارکوپنی 40.4 میلیارد دلار است.
محققان مرکز پزشکی و پزشکی ویل کورنل “شواهد واقعی” اثربخشی اسپری بینی را یافته اند. داروی آزمایشی Etripamil این دارو را تشکیل می دهد. پزشکان از آن برای درمان ریتم های غیر طبیعی قلب استفاده می کنند که به آن آریتمی نیز می گویند.
طبق بیانیه Weill Cornell Medicine، یک کارآزمایی بالینی که توسط محققین موسسه انجام شد نتایج امیدوارکننده ای را نشان داد.
به این معنا که بیماران میتوانند با خیال راحت اسپری بینی را در خانه بدون نظارت پزشک انجام دهند. آنها با موفقیت دوره های تکراری بیماری را که باعث ریتم سریع غیر طبیعی قلب می شود، درمان کردند.
اسپری بینی مسدود کننده کانال کلسیم
Milestone Pharmaceuticals، شرکتی که حامی این کارآزمایی بالینی بود، اسپری بینی مسدود کننده کانال کلسیم را توسعه داد. آنها توسعه تری پامیل را به عنوان یک درمان بالقوه برای اپیزودهای تاکی کاردی فوق بطنی حمله ای (PSVT) رهبری کرده اند.
اسپری از طریق مجرای بینی تزریق می شود و با مسدود کردن کانال های کلسیم عمل می کند. این به تنظیم فعالیت الکتریکی قلب کمک می کند. بیماران خود اسپری را بدون نیاز به مراجعه مکرر به بیمارستان انجام می دهند. معمولاً درمان PSVT نیاز به بستری شدن در بیمارستان و نیاز به داروی داخل وریدی دارد. برخی از بیماران باید از طریق یک روش پزشکی که به عنوان فرسایش قلبی شناخته می شود، انجام دهند.
در طول این روش، پزشکان سیم های نازکی را از طریق رگ های خونی بیمار به قلب میگذرانند. سپس از این سیم ها برای درمان اتصال کوتاهی که باعث ریتم طبیعی غیرعادی قلب میشود، استفاده میکنند. این کارآزمایی بالینی، که شامل 1116 بیمار بود، در 148 سایت در ایالات متحده، کانادا و آمریکای جنوبی انجام شد.
در بیانیه آمده است: “Etripamil تحت شرایط واقعی تر در جمعیت بزرگتر بیماران ایمن و مؤثر است و می تواند به طور ایمن برای درمان چندین قسمت PSVT استفاده شود.”
این کارآزمایی همچنین شامل بیمارانی با سابقه فیبریلاسیون دهلیزی یا فلوتر دهلیزی بود که از مطالعات قبلی معاف بودند. بیماران پس از تجویز دوز اولیه، قلب خود را به مدت یک ساعت با استفاده از مانیتور خانگی الکتروکاردیوگرام مشاهده کردند. در صورت لزوم، آنها می توانند دوز دیگری مصرف کنند و تا چهار قسمت PSVT را با تریپامیل خود درمان کنند.
تقریباً دو سوم بیماران در عرض یک ساعت تسکین یافتند و به طور متوسط 17 دقیقه برای تسکین علائم. علائم خفیف و موقت بینی مانند آبریزش بینی، احتقان بینی، ناراحتی و خونی بینی در ابتدا شایع بود اما با استفاده مکرر کاهش یافت.
نویسندگان در این مطالعه اظهار داشتند: “اتریپامیل خود تجویز داخل بینی برای چندین دوره PSVT بدون نظارت مستقیم پزشکی یا دوز آزمایشی قبل از اولین استفاده ایمن و مؤثر است.”
در مطالعه ای که توسط دپارتمان پزشکی و علوم زیستی آزمایشگاه زیست شناسی مصنوعی ترجمه (MELIS) در دانشگاه پومپئو فابرا انجام شد، یک تیم تحقیقاتی بین المللی با موفقیت Cutibacterium acnes، نوعی باکتری پوست، را برای ترشح یک مولکول درمانی برای درمان علائم آکنه مهندسی کردند.
این رویکرد نوآورانه نویدبخش رسیدگی به تغییرات پوستی و سایر بیماری ها با استفاده از درمان های زنده است.
مهندسی باکتری های پوست هوشمند
این مطالعه نشان می دهد که محققان ژنوم Cutibacterium acnes را برای تولید پروتئین NGAL، یک واسطه داروی آکنه ایزوترتینوئین، ویرایش کرده اند. ثابت شده است که این پروتئین با القای مرگ سبوسیت ها، سلول های پوستی که مسئول ترشح سبوم هستند، تولید سبوم را کاهش می دهد.
ناستاسیا نادلسدر، نویسنده اول این مطالعه می گوید: “ما یک درمان موضعی را با رویکردی هدفمند، با استفاده از آنچه طبیعت از قبل دارد، توسعه داده ایم. ما یک باکتری را مهندسی کردیم که در پوست زندگی می کند و باعث می شود آن چیزی که پوست ما نیاز دارد تولید کند. در اینجا، ما بر روی درمان آکنه تمرکز کردیم، اما این پلت فرم را می توان به چندین نشانه دیگر گسترش داد.”
کوتی باکتریوم آکنه به طور سنتی یک باکتری مقاوم در نظر گرفته می شد که در معرفی DNA و تولید پروتئین چالش هایی ایجاد می کرد.
با این حال، محققان به رهبری مارک گوئل، با بهبود انتقال DNA، پایداری و بیان ژن، با موفقیت بر این موانع غلبه کردند. باکتری مصنوعی توسعه یافته دارای ویژگی های ایمنی برای فعال کردن برنامه های کاربردی در زندگی واقعی است که گامی مهم برای درمان های انسانی آینده است.
کلسدر توضیح می دهد: “تا به حال، کوتی باکتریوم آکنه (C. acnes) یک باکتری غیرقابل درمان در نظر گرفته می شد. معرفی DNA و دریافت پروتئین هایی که از عنصری وارد شده در ژنوم آن تولید یا ترشح می شود، فوق العاده دشوار بود.”
باکتری مهندسی شده به درمان آکنه محدود نمی شود. مارک گوئل یک پلتفرم فناوری را متصور است که می تواند هر باکتری را برای درمان چندین بیماری ویرایش کند. این تیم در حال بررسی پتانسیل استفاده از C. acnes برای کاربردهای حسی پوست و برنامه های کاربردی تعدیل ایمنی هستند.
مارک گوئل اشاره کرد: “ما یک پلتفرم فناوری ایجاد کرده ایم که در را برای ویرایش هر گونه باکتری برای درمان چندین بیماری باز میکند. ما اکنون بر روی استفاده از C. acnes برای درمان آکنه متمرکز شده ایم، اما میتوانیم مدارهای ژنتیکی را برای ایجاد میکروب های هوشمند برای کاربردهای مرتبط با حس پوست یا تعدیل ایمنی ارائه دهیم.”
چشم اندازهای آینده: پروژه “SkinDev”
این ابتکار تحقیقاتی تحت پروژه اروپایی «SkinDev» ادامه خواهد یافت، جایی که دانشمندان آزمایشگاه زیست شناسی مصنوعی ترجمه و شرکای آن، C. acnes را برای رسیدگی به درماتیت آتوپیک مهندسی میکنند. این بیماری التهابی پوستی مزمن که با خشکی پوست، اگزما و تحریک شدید مشخص می شود، به ویژه در میان کودکان خردسال، راه دیگری برای استفاده از میکروب های هوشمند ارائه می دهد.
در حالی که راه به سوی درمان های انسانی نیاز به اعتبارسنجی دقیق دارد، محققان با توجه به آزمایش های ایمن و موثر قبلی C. acnes غیر مهندسی روی پوست بیماران ابراز خوش بینی می کنند. پتانسیل این رویکرد نوآورانه برای متحول کردن چشم انداز درمان برای بیماری های مختلف پوست در افق است.
تلاش مشترک دانشمندان مؤسساتی مانند مؤسسه تحقیقاتی بیومدیکال بلویت، دانشگاه بارسلونا و دیگران بر اهمیت این پیشرفت در زیست شناسی مصنوعی برای کاربردهای پزشکی تأکید می کند.
این مطالعه جهشی قابل توجه به سمت درمان های درمانی شخصی و هدفمند پوست را نشان می دهد که پتانسیل باکتری های مهندسی شده را به عنوان درمان های زنده نشان می دهد.
محققان یک ایمپلنت عصبی شفاف ایجاد کرده اند که قادر است بینش دقیقی از فعالیت عمیق مغز به تنهایی از سطح آن ارائه دهد.
محققان دانشگاه کالیفرنیا، این ایمپلنت های مغزی را با استفاده از تراکم الکترود بالا همراه با یادگیری ماشین توسعه دادند. نکته مهم این است که این ایمپلنت غیر تهاجمی است و به بافت های ظریف مغز آسیب نمی رساند.
مشخصات ایمپلنت
ایمپلنت تازه توسعه یافته دارای جنبه های طراحی نوآورانه است، از جمله یک نوار پلیمری نازک و انعطاف پذیر که با الکترودهای گرافن دایرهای کوچک بارگذاری شده است. قطر هر الکترود حدود 20 میکرومتر است و از طریق سیم گرافن نازک میکرومتری به یک برد مدار متصل می شود.
این تیم تاکید میکند که این ایمپلنت نشان دهنده گام مهمی در ساخت یک رابط مغز و کامپیوتر با حداقل تهاجم (BCI) است.
با توجه به انتشار رسمی، می تواند داده های با وضوح بالا را در مورد فعالیت عصبی عمیق زمانی که روی سطح مغز قرار می گیرد، ارائه دهد.
دویگو کوزوم، نویسنده ارشد این مطالعه، استاد گروه مهندسی برق و کامپیوتر در دانشکده مهندسی UC San Diego Jacobs گفت: “ما با این فناوری در حال گسترش فضایی ضبط های عصبی هستیم. حتی اگر ایمپلنت ما روی سطح مغز قرار دارد، طراحی آن فراتر از محدودیت های حس فیزیکی است. زیرا میتواند فعالیت عصبی را از لایه های عمیق تر استنتاج کند.”
تیم مطالعه این ایمپلنت های مغزی را روی موش های تراریخته آزمایش کردند. جالب اینجاست که ایمپلنت به طور موثری دو شکل از فعالیت مغز را ثبت می کند: الکتریکی و کلسیم.
روی سطح مغز قرار گرفت و تکانه های الکتریکی را از نورون های لایه های بیرونی جمع آوری کرد.
دانشمندان از یک میکروسکوپ دو فوتونی برای هدایت نور لیزر از طریق ایمپلنت استفاده کردند که به آنها اجازه می دهد تا از نورون های 250 میکرومتری زیر سطح کلسیم را تصویربرداری کنند. چیزی که این ایمپلنت های مغزی را متمایز می کند ظرفیت آن برای گرفتن هر دو فعالیت به طور همزمان است.
کوزوم میگوید: “این نسل جدید الکترودهای گرافن شفاف که در چگالی بالا تعبیه شده اند، ما را قادر میسازد تا از فعالیت های عصبی با وضوح فضایی بالاتر نمونه برداری کنیم.”
کوزوم در بیانیه مطبوعاتی توضیح داد: “در نتیجه، کیفیت سیگنال ها به طور قابل توجهی بهبود می یابد. چیزی که این فناوری را قابل توجه تر می کند، ادغام روش های یادگیری ماشینی است که پیش بینی فعالیت عصبی عمیق از سیگنال های سطحی را ممکن می کند.”
در سالهای اخیر ادعا شده است که ایمپلنت های مغزی نقش مهمی در بخش های مختلف ایفا میکنند و به پیشرفت در حوزه های پزشکی و علمی کمک میکنند. ایمپلنت های عصبی می توانند برای درمان اختلالات عصبی مانند صرع، بیماری پارکینسون و درد مزمن با تعدیل فعالیت عصبی مورد استفاده قرار گیرند.
این ایمپلنت عصبی پیشرفت قابل توجهی را در درک و ثبت فعالیت های عمیق مغز ارائه می دهد که پیامدهای بالقوه ای برای بهبود فناوری رابط مغز و رایانه و دانش ما از فرآیندهای عصبی دارد.
در سال 2001، ایمونولوژیست پر سانتاماریا در حال بررسی راه جدیدی برای مطالعه دیابت بود. او و همکارانش با کار روی موش، روشی را توسعه دادند که از نانوذرات اکسید آهن برای ردیابی سلولهای ایمنی کلیدی درگیر در این اختلال استفاده میکند. اولین گام ها برای درمان بیماری های خود ایمنی.
سپس سانتاماریا که در دانشگاه کلگری کانادا است، ایده جسورانه ای را مطرح کرد. شاید او بتواند از این ذرات به عنوان درمانی برای هدف قرار دادن و خاموش کردن یا حتی کشتن سلول های مسئول بیماری استفاده کند. سلول هایی که سلول های جزایر تولیدکننده انسولین را در پانکراس از بین میبرند. این یک ایده دور از ذهن به نظر می رسید، اما او تصمیم گرفت آن را امتحان کند.
او می گوید: “من به انجام آزمایش پشت سر هم ادامه دادم.”
اکنون، بیش از دو دهه بعد، درمان سانتاماریا در آستانه آزمایش در افراد است. محققان بیش از 50 سال است که در تلاش بوده اند تا سلول هایی را که مسئول اختلالات خود ایمنی مانند دیابت نوع 1، لوپوس و مولتیپل اسکلروزیس هستند رام کنند.
اکثر درمان های تایید شده برای این شرایط با سرکوب کل پاسخ ایمنی کار می کنند. این اغلب علائم را کاهش می دهد، اما افراد را در معرض خطر ابتلا به عفونت و سرطان قرار می دهد.
اما برای دهه ها، ایمونولوژیست ها امیدوار بودند آنچه را که به عنوان تحمل شناخته میشود بازیابی کنند. توانایی سیستم ایمنی برای نادیده گرفتن آنتی ژن های متعلق به بدن در حالی که به طور مناسب به آنهایی که ندارند حمله میکنند.
در برخی موارد، این به معنای تجویز همان آنتی ژن هایی است که سلول های سرکش برای حمله به آنها آموزش دیده اند، استراتژی ای که می تواند سلول ها را برنامه ریزی کند و پاسخ خود ایمنی را کاهش دهد. سایر محققان در تلاشند تا به طور انتخابی سلول های مشکل ساز را از بین ببرند یا سلول های ایمنی سرکوب کننده ای را معرفی کنند که برای هدف قرار دادن آنها مهندسی شده اند.
یکی از رویکردهایی که بر سلول های ایمنی مهندسی شده تکیه دارد، برای درمان 15 نفر مبتلا به لوپوس یا سایر اختلالات ایمنی و خود ایمنی با موفقیت شگفت انگیزی استفاده شد. یک شرکت کننده بیش از دو سال و نیم بدون علامت بوده است.
ماکسیمیلیان کونیگ، روماتولوژیست دانشگاه جانز هاپکینز در بالتیمور مریلند، متخصص در اختلالات خود ایمنی، میگوید: “اگر آزمایش های بیشتر روی افراد نتایج مثبت نشان دهد، میتواند زندگی را تغییر دهد. او می گوید. درمان هایی که ما برای این بیماریها داریم وحشتناک است. آنها همیشه کار نمیکنند و حتی زمانی که انجام میدهند، بهبود اغلب کم است. صحبت در مورد درمان هایی که میتوانند درمان را ارائه کنند، “تقریبا کفرگویی” است.
اکنون، با رسیدن برخی از نتایج، درمان های درمانی ممکن به نظر می رسد. او می پرسد: “تنها سوال این است که بهترین رویکرد چیست؟”
خودآگاهی
سیستم ایمنی به دلیل نقشش در حمله به پاتوژن ها شناخته شده است. اما کار دیگری هم دارد که به همان اندازه مهم است: دانستن اینکه چه زمانی باید کناره گیری کرد. اگر سلول های ایمنی بافتهای بدن را به عنوان یک تهدید ببینند، میتوانند باعث آسیب شوند.
بازوی سیستم ایمنی درگیر در حملات هدفمند شامل سلول هایی به نام لنفوسیت است که برای تشکیل سلولهای T که معمولاً سلولهای خارجی یا بیمار را شناسایی کرده و به آنها حمله میکنند و سلولهای B که آنتی بادی تولید میکنند و به روشهای دیگر از سیستم ایمنی حمایت میکنند، تمایز پیدا میکنند.
این سلولها در ابتدای رشد خود تحت فرآیندی قرار میگیرند تا سلولهایی را که بافتهای بدن را هدف قرار میدهند، از بین ببرند. جفری هابل، مهندس شیمی در دانشگاه شیکاگو در ایلینویز میگوید، اما این فرآیند که به عنوان تحمل مرکزی شناخته میشود، «نشت کننده» است. برخی از سلول ها می لغزند.
بدن دارای یک سیستم پشتیبان است، مکانیزمی که به عنوان تحمل محیطی شناخته می شود. این سلول های بیطرف را از بین میبرد یا غیرفعال میکند یا آنها را به سلول های T تنظیمی تبدیل میکند که با جلوگیری از حمله سلول های دیگر، پاسخ ایمنی را سرکوب میکنند.
در بیماری های خود ایمنی، هم تحمل مرکزی و هم تحمل محیطی به دلایلی که کاملاً مشخص نیست، از بین می روند و سیستم ایمنی شروع به حمله به آنتی ژن های موجود در سلول ها و بافت های بدن می کند. در مولتیپل اسکلروزیس، بدن به غلاف میلین که اعصاب را عایق می کند، حمله می کند. در بیماری سلیاک، گلوتن سیستم ایمنی را تحریک می کند تا به پوشش روده حمله کند.
اگر دانشمندان بتوانند سلول های ناکارآمد را آرام کرده یا از بین ببرند – بازگرداندن تحمل به آنتی ژنهای خاص – میتوانند بیماری را بدون مختل کردن توانایی سیستم ایمنی در پاسخ به تهدیدات واقعی درمان کنند.
تلاش های اولیه بر روی تجویز مقادیر زیادی از آنتی ژن مشکل ساز در تلاش برای تخلیه یا غیرفعال کردن سلول های ایمنی که آن را تشخیص می دهند متمرکز بود.
گروه های زیادی این شکل از حساسیت زدایی را با سطوح مختلف موفقیت امتحان کرده اند. جفری بلوستون، ایمونولوژیست و مدیر اجرایی و یکی از بنیانگذاران Sonoma Biotherapeutics در کالیفرنیا، می گوید: “آنتی ژن باید به روش درست معرفی شود تا تحمل را به جای فعال کردن ایمنی افزایش دهد. این کل زمینه درمان آنتی ژن خاص است.”
انتخاب آنتی ژن مناسب مشکل است. برخی از بیماری های خود ایمنی تنها در اثر واکنش به یک مورد ایجاد می شوند. اما برای بسیاری از شرایط (مولتیپل اسکلروزیس، دیابت و آرتریت روماتوئید) بدن از طریق پدیده ای به نام گسترش اپی توپ در برابر چندین آنتی ژن پاسخ ایمنی ایجاد می کند. بلوستون می گوید که محققان می توانند سعی کنند تمام آنتی ژن های درگیر را بررسی کنند.
اما این یک دستور بلند است، به خصوص به این دلیل که لیست ممکن است از فردی به فرد دیگر متفاوت باشد. امکان دیگر جستجوی کلید اصلی است که با چرخاندن آن، پاسخ خود ایمنی را خاموش می کند و در عین حال سیستم ایمنی را دست نخورده باقی می گذارد.
سانتاماریا فکر می کند که چنین مکانیزمی را پیدا کرده است. نانوذرات تیم او (او آنها را ناواسیم مینامد) با پروتئین هایی به نام مولکول های اصلی پیچیده سازگاری بافتی تزئین شده اند که مانند سنبله ها از سطح ذره بیرون می آیند.
این سنبله ها به منظور تقلید از سلول های تنظیم کننده سیستم ایمنی به نام سلول های ارائه دهنده آنتی ژن هستند که آنتی ژنها را در سراسر بدن پاک میکنند و سپس آنها را به سلول های T میبرند و به سلول ها میگویند که آیا آنها را مورد حمله قرار دهند یا نادیده بگیرند. سانتاماریا آنها را به طعمه سلول T تشبیه می کند.
پس از اینکه سانتاماریا کشف کرد که چگونه از Navacim ها برای ردیابی سلول های T استفاده کند، شروع به کار کرد که چگونه از آنها به عنوان یک درمان استفاده کند. او مشکوک بود که نانوذرات ممکن است باعث مرگ یا خاموش شدن سلول ها شوند.
در آن زمان، سانتاماریا با مدل موش دیابت نوع 1 کار می کرد، بیماری که در آن گسترش اپی توپ مشخص است. بنابراین، او کوکتلی از ذرات حاوی هشت قطعه آنتی ژن مختلف یا اپی توپ تولید کرد.
برای کنترل، او از نانوذره ای استفاده کرد که حامل یک اپی توپ بود، و حدس زد که هیچ اثری نخواهد داشت زیرا سلول های T هزاران اپی توپ را در دیابت تشخیص می دهند. با این حال، با کمال تعجب، هم نانوذرات کنترل و هم نانوذرات تجربی علائم دیابت را معکوس کردند. سانتاماریا میگوید: «این به طور کامل معنی نداشت.”
سالها طول کشید تا بفهمد چه اتفاقی در حال رخ دادن است، اما اکنون فکر میکند که میفهمد ۲،۳. نانوذرات سلول های T را تحریک میکنند تا تکثیر شوند و به سلول های T تنظیم کننده تبدیل شوند که به محل التهاب میروند.
در آنجا سلول های ارائه دهنده آنتی ژن را که نه تنها آنتی ژنی را که این سلول ها تشخیص میدهند، بلکه هزاران آنتی ژن دیگر را که در دیابت مهم هستند، حمل میکنند، متصل و غیرفعال میکنند. بنابراین این سلولها دیگر نمیتوانند سلولهای ایمنی را که به بیماری سوخت میکنند، فعال کنند.
به یک معنا، آنتی ژن ذوب شده با نانوذرات به عنوان یک کلید اصلی عمل می کند. سانتاماریا میگوید: “گاهی اوقات خیلی خوب به نظر میرسد که درست باشد. و ممکن است باشد. این استراتژی هنوز در کلینیک آزمایش نشده است.”
سانتاماریا شرکتی به نام Parvus Therapeutics در جنوب سانفرانسیسکو تاسیس کرده است. این باید اولین آزمایش خود را در سال جاری در افراد آغاز کند، که با یک بیماری خود ایمنی که کبد را تحت تاثیر قرار می دهد شروع شود.
یک کلید در کبد
کبد جایی است که تمام خون حامل آنتی ژن های خارجی از روده فیلتر می شود. همچنین مقصد تمام بقایای سلولی است که پس از مرگ سلولها و بافت ها باقی میمانند. بنابراین نقش مهمی در ایجاد تحمل ایمنی دارد. هابل و همکارانش دریافتند که پسماندهای سلولی دارای برچسب قند خاصی هستند که آن را به سمت کبد هدایت می کند.
با افزودن این برچسب قند به پروتئین های دیگر، آنها متوجه شدند که می توانند تقریباً هر مولکولی را که می خواهند به کبد هدایت کنند، از جمله آنتی ژن هایی مانند پروتئین های میلین که سیستم ایمنی را در مولتیپل اسکلروزیس فعال می کنند. در کار منتشر شده در سال 2023، آنها نشان دادند که این استراتژی برای معکوس کردن علائم یک بیماری مشابه مولتیپل اسکلروزیس در موش ها عمل می کند.
هابل میگوید آنچه در مورد این مقاله بسیار هیجان انگیز بود، این بود که حیوانات بیماری پیشرفته داشتند، به این معنی که سیستم ایمنی آنها احتمالاً در برابر انواع آنتی ژنها واکنش نشان میداد. با این حال، درمان تنها با یک آنتی ژن در معکوس کردن فلج موثر بود.
شرکتی به نام Anokion در کمبریج، ماساچوست، که هبل یکی از بنیانگذاران آن است، روی استراتژی مشابهی کار می کند. آن را در یک کارآزمایی فاز I در افراد مبتلا به مولتیپل اسکلروزیس برای ارزیابی ایمنی آن آزمایش کرده است و در حال حاضر در حال ثبت نام شرکت کنندگان در کارآزمایی فاز دوم است که در آن شروع به ارزیابی اثربخشی می کند.
مدیر اجرایی این شرکت، دبورا گراتی، دقیقاً نمیگوید که درمان پس از رسیدن آنتی ژن به کبد چگونه عمل میکند. او میگوید: “ما بسیاری از آنها را به صورت عمومی فاش نکرده ایم. اما او میافزاید، “ما معتقدیم که یک مؤلفه نظارتی قوی T را هدایت میکنیم.”
بلو استون روی رویکرد متفاوتی تصمیم گرفته است. او و همکارانش در Sonoma Biotherapeutics سلولهای T را از خون بیماران میگیرند، سلولهای تنظیم کننده را استخراج میکنند و آنها را مهندسی میکنند تا آنتیژنی را بیان کنند که سلولهای T تنظیم کننده را در صورت تزریق مجدد به محل بیماری هدایت میکند. در آنجا، آنها باید بتوانند تمام سلول های T عصبانی اطراف را آرام کنند، نه فقط آنهایی که آنتی ژن خاصی را که حمل می کنند تشخیص می دهند.
Sonoma سلولهای T تنظیم کننده را در آزمایشهای بالینی آزمایش کرده است، اما سلولهایی را که برای بیان یک آنتی ژن خاص مهندسی شده اند، آزمایش نکرده اند. این شرکت قصد دارد اولین دوز را در اوایل سال 2024 به فرد مبتلا به آرتریت روماتوئید بدهد.
بلوستون فکر میکند که این رویکرد نسبت به مصرف آنتی ژنهایی که ممکن است خود ایمنی را بیشتر تشدید کند، خطر کمتری دارد. و سلول های T تنظیمی فاکتورهای ترمیم کننده بافت را تولید می کنند که ممکن است به معکوس کردن برخی از آسیب های ناشی از بیماری کمک کند.
اما درمان های سلولی با چالش هایی از جمله هزینه بالا و عوارض جانبی بالقوه همراه هستند. بلوستون می گوید: “این ها داروهای زنده هستند. چگونه دوز را برای سلول هایی که پس از تزریق، شروع به تکثیر در بدن می کنند تعیین می کنید؟ هنوز چیزهای زیادی وجود دارد که باید یاد بگیریم.”
در حالی که محققانی مانند بلواستون و هابل در حال تلاش برای تحریک سیستم ایمنی به سمت تحمل هستند، دیگران در حال توسعه درمان هایی هستند تا مستقیماً سلول های ایمنی را که در ایجاد بیماری نقش دارند از بین ببرند.
یک تیم در آلمان رویکردی را امتحان میکند که معمولاً برای درمان سرطان خون استفاده میشود که سلولهای T را به چیزی که به عنوان گیرنده آنتی ژن کایمریک (CAR) شناخته میشود، مجهز میکند. پزشکان سلولهای T را از بدن بیمار میگیرند و آنها را مهندسی میکنند تا این گیرنده مصنوعی تخصصی را بر روی سطح خود بیان کنند.
آنها می توانند یک CAR ایجاد کنند که به CD-19، پروتئینی که در تمام سلول های B یافت می شود، متصل می شود. سپس پزشکان سلول های CAR T را به بدن تزریق می کنند، جایی که آنها شروع به حمله به سلول های B می کنند.
تاکنون، محققان نتایجی را برای 15 نفر ارائه کرده اند: 8 نفر مبتلا به لوپوس. 4 با اسکلروز سیستمیک، که بافت همبند را تحت تاثیر قرار می دهد. و 3 با میوزیت التهابی ایدیوپاتیک که باعث التهاب و ضعف عضلانی می شود.
علائم افراد به طور چشمگیری بهبود یافت. اما شگفت انگیزترین چیز این است که همه آنها حتی پس از شروع تولید سلولهای B جدید در بهبودی باقی مانده اند. گویی از بین بردن سلول های B باعث بازنشانی سیستم ایمنی بدن می شود.
لارنس استاینمن، متخصص عصبی در دانشگاه استنفورد در کالیفرنیا، که بسیاری او را پدر درمان اختصاصی آنتی ژن مینامند، میگوید: “نتایج شگفت انگیز، حیرت انگیز و فوق العاده هستند”. اولین شرکت کننده در این مطالعه که مبتلا به لوپوس بود، در ماه دسامبر از مرز 1000 روز گذشت و هیچ نشانه ای از بیماری نداشت.
کونیگ موافق است که نتایج “باورنکردنی” هستند: “بیشتر مردم درجه دوام را پیش بینی نمی کردند. من فکر نمی کنم بتوانیم انتظار داشته باشیم که این بیماری برای همیشه در هر بیمار از بین برود.” سلول های T که به تحریک لوپوس کمک می کنند هنوز وجود دارند.
درمان های CAR-T تمام سلول های B را هدف قرار داده و از بین میبرند، که ممکن است در نظر گرفتن این رویکرد راهی برای بازگرداندن تحمل شود. اما برای بیشتر بیماری های خود ایمنی، تنها بخش کوچکی از سلول های B مشکل ساز هستند. ایمی پین، متخصص پوست در کالج پزشکان و جراحان واگلوس دانشگاه کلمبیا در شهر نیویورک، میخواست راهی برای هدف قرار دادن این سلولها بیابد. او یک بیماری پوستی نادر به نام پمفیگوس ولگاریس مخاطی را مطالعه می کند.
در افراد مبتلا به این بیماری، سیستم ایمنی آنتی بادی هایی را علیه پروتئینی در پوست به نام دسموگلین 3 میسازد. سلولها از هم میپاشند و تاولهایی در سراسر مخاط [و] روی پوست ایجاد میشود.
درمان استاندارد پمفیگوس، یک آنتی بادی مونوکلونال، با از بین بردن سلول های B عمل می کند. با از بین رفتن سلول های B، آنتی بادی های ضد دسموگلئین 3 ناپدید می شوند و افراد بهبود می یابند. پین میگوید: “درمان های فعلی ما واقعاً یک سلاح بی نقص هستند.”
پین متوجه شد که ممکن است با تغییر رویکرد CAR-T بتواند سلاح متمرکز تری تولید کند. به جای مهندسی کردن یک گیرنده سلول T که به تمام سلولهای B متصل میشود، او میتواند سلولهای T را مهندسی کند تا پروتئین دسموگلئین 3 را بیان کند، که به آنتیبادیهای دسموگلین 3 که از سطح سلولهای B سرکش میچسبد متصل میشود.
این درمان به عنوان CAAR (گیرنده اتوآنتی بادی کایمریک) سلول T شناخته می شود. او میگوید: “مثل لیزر است که سلولهای B خود را که باعث بیماری میشوند را هدف قرار میدهد، اما سلولهای B سالم را به حال خود رها میکند.”
پین شرکتی به نام Cabaletta Bio را در فیلادلفیا، پنسیلوانیا تأسیس کرد و در حال حاضر در حال آزمایش این سلول ها در افراد مبتلا به پمفیگوس و بیماری خود ایمنی دیگری به نام میاستنی گراویس است که باعث ضعف عضلانی می شود.
پین می گوید، سلول های B به عنوان یک هدف امیدوارکننده در بسیاری از بیماری های خود ایمنی ظاهر می شوند. در برخی از شایع ترین اختلالات، سلول های B نقش پیچیده ای دارند. آنها نه تنها آنتی بادی تولید می کنند، بلکه سیگنال هایی را نیز منتشر می کنند که باعث التهاب می شود و آنتی ژن ها را به سلول های T ارائه می دهند و به شعله ور شدن شعله هایی که بیماری های خود ایمنی را شعله ور می کنند، کمک می کند.
پین میگوید: “در ایمونولوژی، «همه روی سلولهای T تمرکز میکردند زیرا سلولهای باهوش بودند و سلولهای B درست مثل پسر عموی بیچاره بودند»، اما «شاید سلولهای B واقعاً مانند کلید باشند».”
استینمن مراقب است که خیلی خوشبین نباشد. او چندین دهه روی رویکردهایی در جهت تحمل ایمنی سرمایه گذاری کرده است.
او میگوید: “هر بار که اینها به کلینیک برده میشوند، از جمله برخی از تلاشهای خودم، از دریافت تأییدیه دارو کوتاهی میکنند. در این مرحله، من میخواهم شرط هایم را پرچین کنم.”
سانتاماریا پیشنهاد میکند که بسیاری از شکست های گذشته ناشی از درک ضعیف مکانیسم های اساسی است. او میگوید: “من فکر میکنم که آنها شکست میخورند زیرا قبل از اینکه ما واقعاً بدانیم داریم چه کار میکنیم، به آزمایش بالینی میروند.”
اکنون، 18 سال از تحقیقاتش در مورد Navacim ها می گذرد، او فکر می کند که تیمش شانس خوبی برای موفقیت دارد.
کونیگ از رویکردهایی که شامل تخلیه سلول های B هستند، طرفداری می کند. این استراتژی ای است که تیم او روی آن کار می کند، بنابراین او می پذیرد که ممکن است مغرضانه باشد. “زیبایی این است که ما در نهایت از داده ها خواهیم آموخت که رویکرد درست چیست.”
حافظه فرآیند شناختی است که در آن مغز اطلاعات را رمزگذاری، ذخیره و بازیابی می کند. این شامل توانایی یادآوری تجربیات، حقایق و رویدادهای گذشته، شکل دادن به درک فرد از جهان و تأثیرگذاری بر تصمیم گیری است.
در اینجا حقایقی در مورد نحوه ذخیره و سازماندهی حافظه در مغز آورده شده است. حافظه، یک فرآیند شناختی اساسی، سنگ بنای توانایی ما برای یادگیری، سازگاری و جهت یابی در دنیای اطرافمان است.
نوروپلاستیسیته به ظرفیت مغز برای انطباق و تغییر در پاسخ به تجربیات مختلف اشاره دارد. این ویژگی قابل توجه به مغز اجازه می دهد تا یاد بگیرد، سازماندهی مجدد کند و پس از صدمات بهبود یابد.
درک ساختار و عملکرد مغز پایه ای را برای کاوش در فرآیندهای شناختی مختلف از جمله حافظه، ادراک و تصمیم گیری فراهم می کند. تعامل پیچیده نورون ها و انتقال دهنده های عصبی، مبنای محاسبات پیچیده ای را تشکیل می دهد که زیربنای شناخت انسان است.
مغز به عنوان یک شبکه بسیار به هم پیوسته عمل می کند و مناطق مختلف برای تسهیل فرآیندهای درگیر در حافظه با یکدیگر همکاری می کنند.
از رقص عصبی درگیر در رمزگذاری اطلاعات گرفته تا مکانیسم های تثبیت استراتژیک، در این مقاله به بررسی برخی حقایق در مورد نحوه عملکرد حافظه می پردازیم.
1. اطلاعات حواس رمزگذاری شده است
در قلب حافظه، رمزگذاری نهفته است. فرآیند تبدیل ورودی های حسی به شکلی که مغز می تواند از آن استفاده کند و آن را حفظ کند. آن را به عنوان مترجم مغز در نظر بگیرید که تجربیات را به زبانی که درک می کند تبدیل می کند. این فرآیند، که برای یادگیری و سازگاری حیاتی است، دارای اجزای خاصی است:
رمزگذاری معنایی
این شکل از رمزگذاری شبیه به ایجاد برچسب های معنی دار برای اطلاعات است. این داده ها را بر اساس معنای آن لنگر می اندازد و ارتباطات قوی ایجاد می کند که ساختار و حفظ را افزایش می دهد.
وقتی دانش جدید را با مفاهیم موجود مرتبط میکنیم، رمزگذاری معنایی چارچوبی شناختی ایجاد میکند که دسترسی و استقامت را تسهیل میکند.
رمزگذاری بصری
مغز اغلب اطلاعات را بر اساس ویژگی های بصری خود رمزگذاری می کند. رنگ ها، اشکال و بافت ها از طریق رمزگذاری بصری به اجزای سازنده حافظه تبدیل می شوند.
رمزگذاری صوتی
اطلاعات پردازش شده بر اساس ویژگی های شنوایی، مانند زیر و بم، لحن، یا ریتم، تحت رمزگذاری صوتی قرار می گیرند. این به توانایی ما برای یادآوری صداها و کلمات گفتاری کمک می کند و لایه ای از غنا را به حافظه ما اضافه می کند.
درک معماری حافظه مغز شامل تشریح آن به انواع مختلف است که هر یک عملکرد مشخصی را ایفا می کند و توسط ناحیه خاصی از مغز کنترل می شود.
حافظه کاری
حافظه کاری که اغلب به یک دفترچه یادداشت ذهنی تشبیه می شود، فضای کاری شناختی است که ما به طور موقت اطلاعات مورد نیاز برای کارهای در حال انجام را در آن نگهداری و دستکاری می کنیم. این جنبه از حافظه که توسط لوب فرونتال اداره می شود، با عملکردهای اجرایی خود، عملیات شناختی یکپارچه را امکان پذیر می کند.
لوب پیشانی که در جلوی مغز قرار دارد به عنوان مرکز فرماندهی شناختی عمل می کند. کارکردهای اجرایی مجموعه ای از مهارت های ذهنی است که افراد را قادر می سازد تا فرآیندهای شناختی خود را مدیریت و تنظیم کنند.
این کارکردها شامل وظایفی مانند حافظه کاری، حل مسئله، کنترل توجه، انعطاف پذیری شناختی و تعیین هدف می شود. لوب فرونتال، به ویژه قشر جلوی مغز، نقش اصلی را در هماهنگی این عملکردهای اجرایی ایفا می کند و امکان توانایی های شناختی سطح بالاتر را فراهم می کند.
حافظه اعلامی
این جنبه از حافظه بهعنوان «داستانسرا» عمل میکند و بیشتر به حافظه اپیزودیک (رویدادها و تجربیات) و معنایی (واقعیت ها و مفاهیم) منشعب میشود.
هیپوکامپ ناحیه مغز مسئول این امر است و تجربیات گذشته را به دانش واقعی و درک مفهومی مرتبط می کند. این نقش محوری در شکل گیری و بازیابی حافظه های صریح ایفا می کند و به ویژه در رمزگذاری اولیه خاطرات و انتقال آنها به ذخیره سازی طولانی مدت نقش دارد.
حافظه غیراعلامی
گاهی اوقات به عنوان حافظه ضمنی شناخته می شود، این حافظه در زیر سطح خودآگاه عمل می کند. مهارت ها و عادات در مخچه و عقده های قاعده ای تقویت می شوند و به اجرای آرام وظایف آموخته شده کمک می کنند. مخچه که در پشت مغز قرار دارد، حرکات ارادی، تعادل و وضعیت بدن را با ادغام ورودی های حسی و سیگنال های قشر مخ هماهنگ می کند. همچنین در عملکردهای شناختی مانند توجه و زبان نقش دارد.
عقده های قاعده ای حرکات ارادی، یادگیری رویه ای و رفتارهای روتین را تنظیم می کنند که برای انتخاب عمل بسیار مهم هستند. اختلال عملکرد در این ناحیه ممکن است منجر به اختلالات حرکتی مانند بیماری پارکینسون و هانتینگتون شود.
3. خواب برای تثبیت حافظه ضروری است
انعطاف پذیری عصبی با تقویت اتصالات سیناپسی در طول خواب و بیداری به تثبیت حافظه کمک می کند. این تقویت ثبات و بازیابی خاطرات را افزایش می دهد و ارتباط بین شکل پذیری عصبی و فرآیندهای حافظه را نشان می دهد.
حافظه همچنین شامل فرآیندی به نام تثبیت می شود که در آن تجربیات به آثار عصبی پایدار تبدیل می شوند. این شامل دو نوع متمایز از ادغام است: تحکیم سلولی و سیستم.
تحکیم سلولی: تثبیت پایه های اطلاعات
تحکیم سلولی به عنوان یک تثبیت کننده پایه عمل می کند و با تقویت اتصالات سیناپسی اطلاعات را تقویت می کند. این فرآیند را می توان به ساخت یک پل پایدار بین نورون ها تشبیه کرد که از انتقال مطمئن سیگنال ها اطمینان حاصل می کند.
خواب به عنوان یک بازیگر تعیین کننده در این تحکیم ظاهر می شود و محیط لازم را برای تقویت سیناپسی و استحکام خاطرات فراهم می کند.
تحکیم سیستم: مهاجرت تدریجی به اقامتگاه های نئوکورتیکال
تثبیت سیستم به انتقال خاطرات از هیپوکامپ به نئوکورتکس کمک می کند. این مهاجرت یک فرآیند تدریجی است که در طول زمان آشکار می شود.
نئوکورتکس، با شبکه گستردهاش، به محل اقامت طولانیمدت خاطرات تبدیل میشود و در مقایسه با فضای ذخیره سازی کوتاهمدت در هیپوکامپ، فضای ذخیره سازی طولانی مدتی را ارائه میدهد.
اهمیت خواب در این فرآیند تحکیم قابل اغراق نیست. همانطور که مغز وارد مراحل مختلف خواب می شود، خاطرات از شکل های شکننده و وابسته به هیپوکامپ به ساختارهای مستحکم تر و مبتنی بر نئوکورتیکال تبدیل می شوند.
4. حافظه اتوبیوگرافیک باعث ایجاد حس هویت شخصی می شود
حافظه اتوبیوگرافیک توانایی یادآوری و به خاطر سپاری تجربیات و رویدادهای شخصی از زندگی خود است. این شامل بازیابی اطلاعات در مورد اپیزودها یا رویدادهای خاص است، مانند مکان و زمان وقوع آنها، افراد درگیر و احساسات مرتبط با آنها.
حافظه اتوبیوگرافیک نقش مهمی در ساختن حس هویت و تداوم در طول زمان ایفا می کند. زیرا به افراد اجازه می دهد تا درک منسجم و روایی از زندگی خود را حفظ کنند. این نوع حافظه اغلب با نواحی مغز مانند هیپوکامپ و لوب تمپورال داخلی (MTL) مرتبط است.
MTL به عنوان یک نقطه کانونی در حافظه زندگینامه ای ظاهر میشود و به عنوان یک راهنمای شناختی عمل میکند و خاطرات زندگینامه ای را به طرحواره های شناختی موجود پیوند میدهد. این روند به شکل گیری یک روایت زندگی منسجم کمک می کند.
هیپوکامپ بازیابی خاطرات زندگی نامه ای را تسهیل میکند و آنها را در چارچوب وسیعتر چشم انداز شناختی ادغام میکند. از طریق این ارتباطات عصبی، MTL نه تنها جزئیات رویدادهای گذشته را حفظ می کند، بلکه در ساختن یک رشته روایت که به سفر شخصی ما معنا می بخشد، کمک می کند.
5. فعال سازی مجدد رویدادهای گذشته
در جریان مداوم تجربیات ما، مغز درگیر فرآیند فعال سازی مجدد رویدادهای گذشته، به ویژه در مرزهای بین رویدادهای روایی جاری می شود. این پدیده فعال شدن مجدد عصبی را که حافظه را شکل می دهد، روشن می کند.
برخلاف بازپخش آفلاین که در جوندگان در طول دوره های آفلاین طولانی مدت مشاهده میشود، فعالسازی مجدد انسان در مرز بین رویدادهای روایی جاری آشکار میشود، همانطور که در مطالعه ای به رهبری Avital Hahamy از دانشگاه کالج لندن مشاهده شد.
این یک مکانیسم منحصر به فرد برای اتصال اطلاعات زمانی دور به یک درک منسجم از تجربه جاری را نشان می دهد. هیپوکامپ یک بازیکن مرکزی در این فرآیند است. این فعالسازی ها در ارتباط با شبکه حالت پیشفرض، انتخابی هستند و به ویژه برای رویدادهای گذشته مرتبط تنظیم میشوند.
شبکه حالت پیش فرض (DMN) یک شبکه مغزی فعال در هنگام استراحت است که با افکار درونی و خود انعکاس مرتبط است.
در حالی که فعالسازی های آفلاین در جوندگان به ساخت مدل فضایی کمک میکنند، در انسان ها به عنوان مکانیزمی برای ایجاد یک رشته داستانی منسجم عمل میکنند.
این بینش مفهوم یک تجربه یکپارچه و مستمر را به چالش میکشد و نشان میدهد که مغز ما روایتی را از رویدادهای مجزا به هم پیوند میدهد.
مکانیسم پیشنهادی فعالسازی مجدد عصبی آفلاین در مرزهای رویداد، توانایی مغز را برای ادغام تجربیات گذشته در یک روایت فراگیر نشان میدهد و درک عمیقتری از پویایی دوخت حافظه ارائه میدهد.
6. حافظه انتخابی است
مغز انسان تمایل قابل توجهی برای افزایش حفظ وقایع دارای بار عاطفی از خود نشان می دهد. تحقیقات نشان می دهد که تجربیات برجسته از نظر عاطفی، آمیگدال را فعال می کند، مرکز پردازش عاطفی که بر تثبیت حافظه تأثیر می گذارد.
این فعال سازی احساسی افزایش یافته به زنده بودن و ماندگاری این خاطرات کمک می کند.
در قلب این انتخاب پذیری، تأثیر آمیگدال بر حافظه نهفته است. این ساختار بادام شکل که عمیقاً در لوب تمپورال مغز جاسازی شده است، رمزگذاری و ذخیره خاطرات عاطفی را تعدیل می کند.
ارتباط آن با هیپوکامپ و سایر مناطق مرتبط با حافظه، سمفونی فعالیت عصبی را تنظیم می کند که تجارب عاطفی را در ردپای حافظه بادوام حک می کند.
این انتخاب پذیری صرفاً اتفاقی نیست، بلکه یک مکانیسم تکامل یافته با پیامدهای بقا است. اولویت بندی حفظ وقایع دارای بار هیجانی به عنوان یک عملکرد انطباقی عمل میکند، یادگیری از تجربیات مهم را تقویت میکند و بر رفتار آینده بر اساس تأثیر عاطفی رویدادهای گذشته تأثیر میگذارد.
درک گزینش پذیری حافظه بینش هایی را در مورد اینکه چگونه مغز اطلاعات را بر اساس اهمیت احساسی اولویت بندی می کند، ارائه می دهد. چه رویدادهای شادی آور یا آسیب زا، وقایع دارای بار عاطفی به نشانگرهای متمایز تبدیل می شوند و روایت فرد را شکل می دهند و بر تصمیم گیری تأثیر می گذارند.
مورچه های Matabele (Megaponera analis) دارای قابلیت های قابل توجهی در ترمیم زخم هستند و آنها را قادر میسازد تا به طور موثر جراحات ناشی از مبارزه با موریانه ها را درمان کنند. این موجودات کوچک به طور گسترده در آفریقا در جنوب صحرا یافت می شوند و از موریانه ها می کنند.
طبق یک مطالعه جدید، آنها توانایی منحصر به فردی را به ویژه در درمان جراحات وارده در طول سفرهای خطرناک شکار موریانه خود نشان می دهند. مورچه ها برای تشخیص زخم های عفونی و غیر عفونی تکامل یافته اند.
محققان دانشگاه Julius-Maximilians-Würzburg (JMU) و دانشگاه لوزان دریافته اند که مورچه ها می توانند با تولید آنتی بیوتیک به تنهایی زخم های عفونی را درمان کنند.
اریک فرانک در بیانیه ای رسمی گفت: “تحلیل های شیمیایی با همکاری پروفسور توماس اشمیت JMU نشان داده است که مشخصات هیدروکربنی کوتیکول مورچه در نتیجه عفونت زخم تغییر میکند.”
تولید آنتی بیوتیک
این آنتی بیوتیک ها از غده متاپلورال واقع در قفسه سینه مورچه تهیه می شوند. ترشح آن 112 جزء را آزاد می کند که نیمی از آنها خواص ضد میکروبی یا ترمیم زخم را نشان می دهند.
با کمال تعجب، محققان نشان دادند که این قابلیت های درمانی طبیعی به کاهش 90 درصدی میزان مرگ و میر مورچه های آلوده کمک میکند.
فرانک در بیانیه ای رسمی گفت: “به استثنای انسان ها، من هیچ موجود زنده دیگری را نمیشناسم که بتواند چنین درمان های پزشکی پیچیده ای را انجام دهد.”
در آینده، تیم تحقیقاتی قصد دارد رفتارهای مراقبت از زخم را در گونه های دیگر مورچه ها و حیوانات اجتماعی بررسی کند تا آنتی بیوتیک های مورد استفاده مورچه های Matabele را شناسایی و مطالعه کند.
نویسندگان تأکید میکنند که این یافته ها “پیامدهای پزشکی دارند، زیرا عامل بیماری زای اولیه در زخم های مورچه، سودوموناس آئروژینوزا، همچنین یکی از علل اصلی عفونت در انسان است و چندین سویه به آنتی بیوتیک ها مقاوم هستند.”
این تحقیق ممکن است منجر به کشف آنتی بیوتیکه ای جدیدی شود که میتوانند در پزشکی انسانی مورد استفاده قرار گیرند و چشم اندازهای جذابی را برای بهبودهای دارویی با الهام از سازگاری های چشمگیر طبیعت ارائه میدهند.
مردی مبتلا به آلزایمر که میدانست هیچ درمانی برای این بیماری وجود ندارد، یک کلاه ایمنی میلیون دلاری برای یک درمان پیشرفته بر سر گذاشت و تقریباً هزار پرتو انرژی اولتراسوند را به سمت هدفی در مغزش به اندازه یک نقطه مداد هدایت کرد.
دن میلر، 61 ساله، گفت که با ثبت نام در این روش آزمایشی که توسط دکتر علی رضایی، جراح مغز و اعصاب پیشگام بود، چیزی برای از دست دادن نداشت. پزشکان 70 سال است که از اولتراسوند استفاده می کنند تا دید بهتری از رشد اندام و جنین داشته باشند. رضایی اکنون آن را به عنوان یک ابزار درمانی برای افراد مبتلا به آلزایمر و کسانی که با اعتیاد به مواد مخدر مبارزه می کنند، آزمایش می کند.
رضایی گفت: “در اینجا هیچ درمان معجزه آسایی وجود ندارد. این در حال پیشبرد پزشکی با خطرات حساب شده و جلو بردن مرزها است.”
آیا اولتراسوند می تواند به افراد مبتلا به بیماری آلزایمر کمک کند؟
میلر یکی از سه بیمار در آزمایش رضایی در موسسه علوم اعصاب راکفلر در مورگان تاون، ویرجینیای غربی بود. رضایی اجازه داد تا 60 دقیقه شاهد تلاش انقلابی خود برای استفاده از امواج فراصوت برای کاهش سرعت زوال شناختی افراد مبتلا به آلزایمر باشد.
اسکن مغز میلر لکه های قرمز رنگی را نشان داد که نشان دهنده تجمع پروتئین های آمیلوئید بتا، نوعی پلاک مغزی است که اعتقاد بر این است که با اختلال در ارتباط بین سلول های مغز، نقش مهمی در مبتلایان به آلزایمر دارد. در ساعات قبل از عمل آزمایشی، بیماران آزمایشی یک درمان IV از آدوکانوماب، دارویی که برای کاهش پلاک ها استفاده می شود، دریافت می کنند.
رضایی گفت که دوکانوماب به روشی که به طور معمول تجویز می شود، به کندی عمل می کند، زمانی که افراد یک یا دو ساعت یک یا دو بار در ماه به مدت 18 ماه یا بیشتر تزریق آنتی بادی دریافت می کنند. زمان زیادی طول می کشد. زیرا داروها برای عبور از آنچه که سد خونی مغزی نامیده می شود مشکل دارند.
در ماه ژوئیه، سازمان غذا و دارو پس از صدور تاییدیه سریع در ژانویه 2023، مجوز سنتی داروی آلزایمر lecanemab را که با نام تجاری Leqembi شناخته می شود، اعطا کرد.
رضایی از اولتراسوند متمرکز برای باز کردن سد خونی مغزی استفاده می کند. بیمارانی که در آزمایش او قرار گرفتند، کلاه مخصوصی به سر گذاشتند و روی میز MRI دراز کشیدند. پس از داخل شدن، آنها یک محلول IV حاوی حباب های میکروسکوپی دریافت می کنند. هنگامی که با انرژی اولتراسوند برخورد میشود، حباب ها مرتعش میشوند و سد خونی مغزی را باز میکنند و به طور موقت به داروهای درمانی اجازه میدهند به سرعت وارد مغز شوند.
رضایی گفت: “به این ترتیب ما محموله را دریافت می کنیم. محموله درمانی را دقیقاً به منطقه ای می رسانیم که باید با نفوذ بالا برود. اما ما باید مراقب باشیم زیرا میخواهیم در این مورد ایمن باشیم. اگر سد بیش از حد باز شود، می تواند منجر به خونریزی و تورم در مغز شود.”
با وجود اینکه بیماران آزمایشی رضایی در حین عمل بیدار بودند، اما گفتند که چیزی احساس نمی کنند. هر یک از آنها این درمان را یک بار در ماه در یک دوره شش ماهه دریافت کردند.
تیم رضایی گفت که تا کنون هیچ تغییری در توانایی این سه بیمار برای انجام فعالیتهای روزانه شان از زمان پایان درمان های اولتراسوند در ماه جولای رخ نداده است. اسکن مغز بیماران نیز کاهش واضحی در پروتئین های بتا آمیلوئید را نشان می دهد. پلاک بتا آمیلوئید هدف با اولتراسوند 50 درصد بیشتر از مناطقی که تنها با انفوزیون هدف قرار گرفته بودند کاهش یافت.
اکنون که رضایی نشان داده است که اولتراسوند متمرکز میتواند پلاک بتا آمیلوئید را سریعتر پاک کند. او تأییدیه سازمان غذا و دارو را دارد تا از اولتراسوند برای بازگرداندن عملکرد سلول های مغزی از دست رفته به دلیل آلزایمر استفاده کند.
رضایی ادامه داد: “ما نمی دانیم که آیا این آسیب به مغز را معکوس می کند یا خیر. زیرا آلزایمر، علت زمینه ای، هنوز در حال رخ دادن است. بنابراین ما مطالعه دیگری داریم که در حال بررسی آن با اولتراسوند هستیم. ابتدا پلاک ها را پاک کنید، سپس اولتراسوند را با دوز متفاوت تحویل دهید تا ببینیم آیا می توانیم آن را معکوس کنیم یا مغز افراد مبتلا به آلزایمر را تقویت کنیم.”
اما رضایی فقط برای کمک به افراد مبتلا به آلزایمر کار نمی کند. او و تیمش همچنین اعتیاد به مواد مخدر را هدف قرار داده اند، بیماری که حدود 21 میلیون آمریکایی را تحت تاثیر قرار می دهد. رضایی همچنین از اولتراسوند برای درمان اعتیاد استفاده می کند.
درمان اعتیاد با ایمپلنت مغزی
رضایی قبل از اینکه به مفهوم استفاده از اولتراسوند برای درمان اعتیاد بپردازد، با این ایده شروع کرد که ممکن است بتواند فناوری مورد استفاده برای درمان بیماری پارکینسون را برای کمک به درمان افراد مبتلا به اعتیاد شدید به مواد مخدر تطبیق دهد.
برای پارکینسون، از ایمپلنت مغزی برای توقف لرزش استفاده می شود. رضایی فکر می کرد از یک ایمپلنت مشابه در بخشی از مغز که مسئول تنظیم رفتار، اضطراب و هوس ها است به عنوان راهی برای هدف قرار دادن اعتیاد استفاده کند.
او میگوید: “بخش خاصی از مغز وجود دارد که از نظر الکتریکی و شیمیایی عملکرد نادرست دارد و با اعتیاد مرتبط است.”
مؤسسه ملی سوء مصرف مواد مخدر با حمایت از تحقیقات او موافقت کرد و در سال 2019، سازمان غذا و دارو به رضایی چراغ سبز برای تحقیقات نشان داد.
جرود باکهالتر پذیرفت که اولین بیمار معتاد در ایالات متحده باشد که جراحی ایمپلنت را انجام دهد. او پس از آسیب دیدگی شانه خود به داروهای مسکن وابسته شد و بیش از 15 سال با اعتیاد دست و پنجه نرم کرد. باکلتر نمی توانست بیش از چهار روز در یک زمانپاک بماند. او به خاطر نمی آورد که چند بار بیش از حد مصرف کرده است.
باکهالتر گفت: “نمیدانستم چند شب کجا میخوابم. میدانی، خانواده ام دیگر من را نمیخواستند. من کارهای زیادی انجام دادم تا به آنها صدمه بزنم که برای آنها خیلی سخت بود که با آنها کنار بیایند.”
او چهار سال پیش به رضایی معرفی شد. این جراح مغز و اعصاب باکلتر را طی یک جراحی هفت ساعته آنقدر جدید عمل کرد که هنوز نامی نداشت. رضایی سوراخی به اندازه نیکل در جمجمه باکهالتر باز کرد، سپس یک سیم نازک با چهار الکترود را به عمق داخل هدایت کرد. باکلتر در طول جراحی بیدار بود.
هنگامی که در جای خود قرار گرفت، سیم به دستگاهی که در زیر استخوان ترقوه قرار داشت متصل شد. پالس های الکتریکی که به مغز می فرستد برای سرکوب هوس است. باکلتر گفت که بعد از جراحی بدون درد بود. در صورت نیاز، سیستم از راه دور با رایانه لوحی تنظیم می شود. هنگامی که آنها سیستم را بعد از جراحی روشن کردند، بلافاصله تغییری ایجاد شد.
باکهالتر گفت: “فقط احساس بهتری داشتم، مثل قبل از مصرف موادم احساس میکردم، اما کمی بهتر. در آن نقطه بود که میدانستم که میخواهم بهتر شوم.”
در مجموع، چهار بیمار مبتلا به اعتیاد شدید به مواد مخدر تحت عمل جراحی ایمپلنت قرار گرفتند: یکی عود جزئی داشت، دیگری به طور کامل از آزمایش خارج شد و دو بیمار، از جمله باکهالتر، از زمان عمل خود بدون مواد مخدر بودند.
چگونه درمان های اولتراسوند ممکن است به افراد معتاد به مواد مخدر کمک کند
باز کردن جمجمه کسی همیشه خطرناک است. رضایی فکر میکرد که اگر از فناوری اولتراسوند که قبلاً برای درمان سایر اختلالات مغزی استفاده میکرد، به سرعت به بیماران بیشتری دسترسی پیدا کند.
او گفت: “هیچ بریدگی پوست وجود ندارد. جمجمه باز نمی شود. بنابراین این عمل جراحی مغز بدون بریدن پوست است.”
در آزمایش جدید، او و تیمش با هدف قرار دادن صدها پرتو اولتراسوند به نقطه دقیقی در داخل مغز، اعتیاد را درمان می کنند.
رضایی گفت: “بنابراین ناحیه ای که ما تحت درمان قرار می دهیم مرکز پاداش در مغز است که هسته اکومبنس است که درست در پایه این ناحیه تاریک قرار دارد. سپس امواج اولتراسوند را به آن قسمت خاص از مغز میرسانیم و مشاهده میکنیم که چگونه هوس ها و اضطراب شما در پاسخ به اولتراسوند تغییر میکند. کل این روش یک ساعت طول میکشد.”
در فوریه گذشته، رضایی از اولتراسوند متمرکز برای معالجه دیو مارتین استفاده کرد که در میان دوستان و خانواده اش که تمام عمرش مواد مصرف میکردند، احاطه شده بود. مارتین گفت که از 7 سالگی شروع به مصرف مواد مخدر کرد و 37 سال ادامه داد. از زمان درمان با اولتراسوند خیلی چیزها برای او تغییر کرده است.
مارتین گفت: “روز عمل، بهترین روز زندگی من بود.”
به گفته تیم دکتر رضایی، مارتین اعتراف کرد که در یک مهمانی در ماه دسامبر یک قرص مسکن مصرف کرده است. با این حال، 10 نفر از 15 بیمار در آزمایشهای بالینی اولتراسوند کاملاً عاری از دارو باقی مانده اند.
آینده اولتراسوند رضایی چیست؟
رضایی همین درمان را روی 45 بیمار معتاد دیگر امتحان می کند و در حال حاضر به فکر گسترش استفاده از اولتراسوند برای کمک به افراد مبتلا به سایر اختلالات مغزی از جمله اختلال استرس پس از سانحه و حتی چاقی است.
او مصمم است بیشتر بیاموزد و یافته های خود را تکرار کند.
رضایی گفت: “همیشه خطر وجود دارد. اما شما نمی توانید بدون ریسک پیشرفت کنید و اکتشاف کنید. اما ما باید جلو برویم و ریسک کنیم. زیرا افراد مبتلا به اعتیاد و آلزایمر از بین نمی روند. اینجاست، پس چرا 10، 20 سال صبر کنیم؟ همین الان انجامش بده.”
مطالعه جدیدی که اواخر ژانویه منتشر شد نشان داد کودکان مبتلا به ناشنوایی ارثی به لطف نوعی ژن درمانی شنوایی خود را بازیافتند.
در یک کارآزمایی بالینی، که توسط محققانی از Mass Eye and Ear، بیمارستانی تخصصی در بوستون رهبری میشد، شش کودک که نوعی ناشنوایی ژنتیکی به نام DFNB9 داشتند مورد بررسی قرار گرفتند.
این ناشنوایی ناشی از جهش در ژن OTOF است. به گفته محققان، این جهش قادر به تولید پروتئینی به نام اتوفرلین نیست که برای انتقال سیگنال های صوتی از گوش به مغز ضروری است.
این آزمایش (که در دسامبر 2022 آغاز شد) در بیمارستان چشم و گوش و حلق و بینی دانشگاه فودان در شانگهای انجام شد و شامل استفاده از یک ویروس غیرفعال حامل یک نسخه فعال ژن OTOF بود.
این دارو با دقت به گوش داخلی شش کودک در دوزهای مختلف وارد شد و آنها به مدت 26 هفته مشاهده شدند. نتایج منتشر شده در The Lancet نشان داد که پنج کودک از شش کودک که به عنوان ناشنوایی کامل طبقه بندی شده بودند، شنوایی خود را “و توانایی بازیابی شده برای انجام مکالمه عادی” بازیابی کردند.
محققان می گویند این اولین کارآزمایی بالینی انسانی است که از ژن درمانی برای درمان این عارضه استفاده می کند، با بیشترین بیماران درمان شده و طولانی ترین دوره پیگیری.
ژن درمانی
دکتر ژنگ یی چن، دانشیار در آزمایشگاه Eaton-Peabody در Mass Eye and Ear و دانشیار گوش و حلق و بینی – جراحی سر و گردن در دانشکده پزشکی هاروارد، به گفت: “برای ما، این واقعاً یک نقطه عطف است. ما کاملاً هیجان زده هستیم. این تأثیر بسیار زیادی در زمینه خواهد داشت.”
وی ادامه داد: “کم شنوایی افراد زیادی را تحت تاثیر قرار می دهد و تا به حال هیچ داروی مورد تایید FDA برای درمان هر نوع کم شنوایی از جمله کم شنوایی عمومی وجود ندارد. بنابراین، این اولین باری است که میتوان از یک نوع کاملاً جدید رویکرد ژن درمانی برای درمان کودکانی که کاملاً ناشنوا هستند و عملکرد شنوایی خود را بازیابی کرد، استفاده کرد.”
چن گفت که وقتی کودکان قادر به شنیدن نیستند، این می تواند بر رشد آنها تأثیر بگذارد و تأثیرات طولانی مدت داشته باشد. او گفت به همین دلیل توصیه می شود که نوزادان در مدت کوتاهی پس از تولد غربالگری شنوایی انجام دهند. ارتباط برای رشد کودکان ضروری است. اگر کودکان نتوانند بشنوند یا نتوانند ارتباط برقرار کنند، به خصوص در سه سال اول زندگی، رشد مغز آنها در واقع به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد.
چن گفت گام های بعدی گسترش مطالعه برای ثبت نام بیماران بیشتر برای یک کارآزمایی بالینی بزرگتر و پیگیری آنها برای مدت طولانی تر برای اطمینان از کارآمدی درمان است، با این امید که بتوان آن را برای درمان انواع بیشتری از ژنتیک ها گسترش داد.
یافته های کارآزمایی بالینی در 3 فوریه در نشست سالانه انجمن تحقیقات در گوش و حلق و بینی در آناهیم، کالیفرنیا ارائه خواهد شد.
این پس از گزارشی در مورد اولین فرد در ایالات متحده، پسر 11 ساله اسپانیایی منتشر می شود که تحت درمان ژن درمانی ساخته شده توسط شرکت داروسازی Eli Lilly قرار گرفت تا شکل ژنتیکی کم شنوایی خود را معکوس کند. طبق گفته پزشکان او در بیمارستان کودکان فیلادلفیا.
در ارائه راه حلی برای یک چالش رایج پزشکی، یک پروژه تحقیقاتی با بودجه دولت آلمان به موضوع عوارض پس از درمان در شکستگی استخوان پرداخته است.
حدود 10 درصد از 800000 استخوان شکسته که سالانه در بیمارستان های آلمان درمان میشوند منجر به عوارضی میشوند که باعث بستری طولانی مدت در بیمارستان و درمان های گران قیمت میشوند. تیم در این پروژه تحقیقاتی به نام SCABAEGO (Scaffold Bioactive Glass-Enhanced Osteogenesis)، یک داربست، ساختاری موقت، برای حمایت از استخوان های شکسته ایجاد کرده است.
شاهکار داربست در شکستگی استخوان
این داربست از پلیمر زیست تخریب پذیر و شیشه زیست فعال ساخته شده است. این داربست با استفاده از پرینت سه بعدی ساخته شده و می تواند برای هر اندازه ای برای محل های شکستگی استخوان سفارشی شود. قبل از این، سی تی اسکن استخوان آسیب دیده انجام می شود.
دکتر موهیت چایا، مدیر عامل BellaSeno، یک شرکت آلمانی medtech که چاپگرهای سه بعدی را ارائه می دهد، در یک بیانیه مطبوعاتی می گوید:”ما از پرینت سه بعدی استفاده می کنیم تا بتوانیم هر داربست را به صورت جداگانه و متناسب با محل شکستگی برای هر بیمار ایجاد کنیم.”
مانند یک پازل، داربست سپس با جراحی در محل شکستگی استخوان قرار می گیرد و فضای خالی را که زمانی بافت استخوانی در آن قرار داشت پر می کند. لمس نهایی پر کردن مغز استخوان خود بیمار است که از لگن یا استخوان محکم دیگری در بدن برداشت می شود.
هدف داربست پس از قرار دادن، بهبود روند بهبود استخوان، به حداقل رساندن خطرات عفونت و به طور بالقوه ساده کردن روشهای پس از درمان است.
دکتر کای بورچردینگ، رئیس واحد تجاری فناوری پزشکی و علوم زیستی در موسسه فناوری ساخت و تولید مواد پیشرفته IFAM فراونهوفر توضیح داد: “شیشه زیست فعال در داربست، PH محیط اطراف خود را تا قلیایی بالا می برد. مورد بعدی که می خواهیم بررسی کنیم، نتیجه مورد انتظار این است که مهار رشد باکتری است.”
در تماس با مایعات بدن، شیشه زیست فعال به هیدروکسی لاپاتیت، ماده ای شبیه به استخوان تبدیل می شود. به گفته دکتر توبیاس گروسنر از بیمارستان دانشگاه هایدلبرگ، شیشه فعال زیستی بطور قابل توجهی، پس از شش تا هفت سال، به طور کامل به استخوان تجزیه می شود.
به حداکثر رساندن پتانسیل درمانی
مزیت دیگر این است که تکنیک ابتکاری نیاز به جراحی دوم را که در روش های فعلی یک الزام است، از بین می برد. روش سنتی شامل استفاده از سیمان استخوان در یک عمل اولیه است که اغلب منجر به فرآیند دو ماهه تشکیل یک غشای محافظ بدن (پریوستئوم) می شود.
جراحی دوم شامل برش غشای محافظ توسط پزشک، برداشتن سیمان، پر کردن فضا با استخوان اتولوگ و بستن مجدد پریوستوم است.
تیم SCABAEGO با همکاری بیمارستان دانشگاه هایدلبرگ در حال حاضر در حال بررسی آزمایشات بالینی in vitro و in vivo هستند. این تیم میخواهد ترکیب مناسبی از مواد تشکیل دهنده داربست را پیدا کند تا آن را قویتر کند.
