تمكَّن باحثون في كلية إيكان للطب في "ماونت سايناي" من تطوير تقنية مبتكرة، تتيح توصيل العلاجات إلى الدماغ بشكلٍ آمنٍ وفعّال.
تمثل هذه التقنية، التي أُجريت دراستها على نماذج الفئران وأنسجة الدماغ البشري المعزولة، تقدماً كبيراً في علاج مجموعة واسعة من الأمراض العصبية والنفسية.

وتقيِّم الدراسة، المنشورة في دورية "نيتشر بايوتكنولوجي" Nature Biotechnology، فعالية نظام جديد، يُعرف بنظام المركبات العابرة لحاجز الدموي الدماغي، وهو الأول من نوعه في التغلب على ذلك الحاجز الذي يمنع الجزيئات الكبيرة من الوصول إلى الجهاز العصبي المركزي.
تعتمد التقنية الجديدة على عملية بيولوجية متخصصة تُسمى النقل عبر الخلايا بوساطة الإنزيمات، مما يتيح إيصال الجزيئات العلاجية الكبيرة، مثل البروتينات، إلى الدماغ من خلال حقن وريدي بسيط.
الحاجز الدموي الدماغي هيكل فسيولوجي معقد، يتكون من شبكة من الخلايا المتصلة بإحكام في جدران الأوعية الدموية التي تغذي الدماغ.
يعمل هذا الحاجز كدرع طبيعي يمنع دخول المواد الضارة والسموم من الدم إلى أنسجة الدماغ، مما يحافظ على بيئة مستقرة وملائمة لوظائف الجهاز العصبي المركزي، لكنه يسمح بمرور العناصر الغذائية الأساسية مثل الجلوكوز، والأحماض الأمينية، بينما يحد من دخول المركبات غير المرغوب فيها.

الحاجز الدموي الدماغي
بالرغم من دوره الحاسم في حماية الدماغ، يمثل الحاجز الدموي الدماغي تحدياً كبيراً في الطب العصبي؛ لأنه يمنع أيضاً دخول العديد من الأدوية والعلاجات التي قد تكون حيوية لعلاج أمراض الجهاز العصبي المركزي، وهذا يعني أن الحاجز ليس انتقائياً فقط ضد السموم، ولكنه أيضاً عائق أمام الأدوية ذات الجزيئات كبيرة الحجم مثل البروتينات.
وبسبب الحاجز الدموي الدماغي، فإن العديد من الأمراض العصبية تبقى صعبة العلاج، بما في ذلك ألزهايمر، والشلل الرعاش، والتصلب الجانبي الضموري.
ويقول المؤلف الرئيسي للدراسة، ييتشو دونج، وهو أستاذ علم المناعة والعلاج المناعي في "ماونت سايناي" إن" الحاجز الدموي الدماغي آلية دفاع أساسية، ولكنه أيضاً يمثل عقبة كبيرة أمام توصيل الأدوية إلى الدماغ. نظامنا يكسر هذا الحاجز، مما يتيح إيصال العلاجات الجزيئية الكبيرة إلى الجهاز العصبي المركزي بشكل آمن وفعّال".

عملية بيولوجية طبيعية
تعمل التقنية الجديدة عبر استخدام عملية بيولوجية طبيعية تسمى النقل عبر الغشاء، بواسطة إنزيم جاما سيكرتيز γ-secretase، تستخدم العملية لنقل الجزيئات الكبيرة عبر الحواجز البيولوجية، مثل الحاجز الدموي الدماغي دون تعطيل وظيفته، أو التسبب في تلفه.
هذه الآلية تستغل الإنزيم المعروف بدوره الرئيسي في معالجة بروتينات الغشاء، لإيصال جزيئات علاجية إلى الأنسجة المحمية مثل الدماغ.
إنزيم جاما سيكرتيز معقد، وموجود في أغشية الخلايا، ويلعب دوراً رئيسياً في قص البروتينات عبر الغشاء، ويُعتبر ضرورياً في العمليات الخلوية، مثل تنظيم الإشارات بين الخلايا، ومعالجة البروتينات المرتبطة بأمراض معينة مثل مرض ألزهايمر.
في العادة، يتم تصميم الجزيئات العلاجية (مثل الأدوية الجينية أو البروتينات) إذ ترتبط بمستقبلات محددة على سطح الخلايا المبطنة للحاجز الدموي الدماغي، وعند ارتباط الجزيء بالمستقبِل، يتم إدخاله إلى الخلية عبر عملية النقل الداخلي، إذ يتم تشكيل حويصلة تحتوي على الجزيء.
داخل الخلية، يقوم إنزيم جاما سيكرتيز بقطع بروتينات الغشاء المرتبطة بعملية النقل، إذ يسمح القطع بتحرير الحويصلة، ونقلها عبر الخلية إلى الجهة الأخرى. وبمجرد انتقال الحويصلة إلى الجانب الآخر من الخلية، يتم تحرير الجزيء العلاجي في المنطقة المستهدفة، مثل الأنسجة الدماغية.
يساعد هذا النظام في تجاوز الحواجز الطبيعية التي تمنع الأدوية والجزيئات الكبيرة من الوصول إلى الأعضاء المحمية مثل الدماغ، كما يمكن استخدام هذه الآلية لإيصال الأدوية الجينية التي تستهدف جينات معينة مرتبطة بالأمراض.
وبخلاف الطرق التقليدية التي تتضمن فتح الحاجز الدموي الدماغي بشكل مؤقت، فإن النقل عبر ذلك الإنزيم يُبقي الحاجز سليماً، مما يقلل من مخاطر الالتهابات، أو الآثار الجانبية.

علاج ألزهايمر والتصلب الجانبي الضموري
في الدراسة، قام الباحثون بحقن مركب يُسمى BCC10 مرتبط بأدوات وراثية متخصصة، تُعرف بالأوليجونيوكليوتيدات المضادة للحساسية. وقد أظهر المركب فعالية في خفض نشاط الجينات الضارة في الدماغ. ففي نموذج فأر مصاب بمرض التصلب الجانبي الضموري، تمكَّن العلاج من تقليل مستويات الجين المسبب للمرض والمعروف باسم Sod1 والبروتين المرتبط به بشكل كبير.
كما قلل مركب آخر مرتبط بـ BCC10 جيناً يُدعى Mapt، وهو المسؤول عن إنتاج بروتين "تاو"، وهو هدف رئيسي لعلاج ألزهايمر، وأمراض الخرف الأخرى.
أثبت نظام BCC10 فعاليته العالية في إيصال الأدوات الجينية إلى الدماغ، إذ عزز قدرتها على إخماد الجينات الضارة في نماذج متعددة، بما في ذلك عينات أنسجة الدماغ البشري. والأهم من ذلك، أن العلاج كان جيد التحمل لدى الفئران، ولم يُظهر أي أضرار كبيرة على الأعضاء الرئيسية عند الجرعات المختبرة.
ويقول الباحثون إن التقنية الجديدة يمكن أن تحل واحدة من أكبر العقبات في أبحاث الدماغ، وهي إيصال الجزيئات العلاجية الكبيرة إلى الدماغ بأمان وفعالية. ويفتح هذا التطور آفاقاً جديدة لعلاج مجموعة واسعة من أمراض الدماغ.