طور العلماء علاجات جديدة محتملة تقضي بشكل انتقائي على بروتينات تاو المجمعة المرتبطة بمرض الزهايمر وتحسن أعراض التنكس العصبي لدى الفئران.
على وجه التحديد، يسلط فريق العلماء، من مختبر مجلس البحوث الطبية للبيولوجيا الجزيئية (MRC LMB) في كامبريدج، المملكة المتحدة، ومعهد أبحاث الخرف ف المملكة المتحدة (UK DRI) في جامعة كامبريدج، الضوء على أن هذا النهج الواعد يمكن أن يكون أيضًا يمكن تطبيقه في المستقبل على اضطرابات الدماغ الأخرى الناجمة عن تراكم البروتين داخل الخلايا، مثل مرض الخلايا العصبية الحركية، ومرض هنتنغتون، ومرض باركنسون.
وفي بحثين منشورين في مجلة Cell and Science، أظهروا أن استخدام القدرات الفريدة لبروتين يسمى TRIM21 يمنح العلاجات المحتملة ميزتين رئيسيتين. أولاً، قاموا فقط بتدمير مجاميع تاو المرتبطة بالمرض، تاركين بروتينات تاو السليمة سليمة. وثانيًا، أزالت العلاجات تجمعات تاو الموجودة بالفعل في الفئران، ولم تمنع فقط تكوين تجمعات جديدة.
ومن الجدير بالذكر أن هناك نوعين من البروتينات الرئيسية التي تتراكم بشكل خاطئ وتتراكم في أدمغة الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر: تاو والأميلويد. تتشكل تجمعات الأميلويد في الفراغات بين خلايا الدماغ، حيث تتعرض للهجوم بواسطة علاجات الأجسام المضادة الجديدة، مثل ليكانيماب. في المقابل، تتشكل “تشابكات” تاو إلى حد كبير داخل الخلايا العصبية، على الرغم من أن التجمعات يمكن أن تنتشر من خلية إلى أخرى، وهو ما يرتبط بقوة. مع التدهور المعرفي مع تقدم المرض.
تجد علاجات الأجسام المضادة صعوبة في الوصول إلى بروتين تاو داخل الخلايا، لذا فهي لا تقضي على تجمعات تاو داخل الخلايا؛ وفي أحسن الأحوال، فإنها تمنع الركام من الانتشار.
ثبت أن التقنيات الأخرى لاستهداف بروتين تاو داخل الخلايا، مثل أليغنوكليوتيدات مضادة للتحسس (ASOs)، تقلل من بروتين تاو في التجارب السريرية المبكرة الواعدة. ومع ذلك، فإنها تعمل على كل بروتينات تاو الموجودة في الدماغ، وبالتالي تقضي أيضًا على بروتين تاو “الصحي” (الآثار الجانبية طويلة المدى لهذا غير معروفة بعد). يساعد بروتين تاو “الصحي” عادةً على توفير الدعم الهيكلي داخل الخلايا العصبية في الدماغ، ويعمل كنوع من السقالات.
تستخدم هذه التقنية الجديدة لاستهداف تشابكات تاو اكتشافًا تم التوصل إليه عام 0102 من مختبر الدكتور ليو جيمس في مختبر MRC للبيولوجيا الجزيئية حول دور بروتين فريد يسمى TRIM21، والذي يعد جزءًا أساسيًا من الاستجابة المناعية للفيروسات. خارج الخلية، ينتج الجسم أجسامًا مضادة ترتبط بالفيروسات الغازية. عندما يدخل الفيروس المرتبط بالجسم المضاد إلى الخلية، يكتشفه TRIM21 ويصنف الفيروس على أنه “قمامة”، ويسلمه إلى “مزلق القمامة” في الخلية، وهو البروتيزوم، لتدميره.
أظهر الفريق نفسه، الذي يعمل في UK DRI وMRC LMB، في عام 2023 أنه يمكن إعادة استخدام TRIM21 لتدمير مجاميع بروتين تاو المرتبطة بمرض الزهايمر. ومن خلال تغيير الأجسام المضادة التي ترتبط بالفيروسات إلى أجسام مضادة ترتبط ببروتين تاو، تمت إعادة توجيه TRIM21 لإرسال مجاميع بروتين تاو ليتم تدميرها بواسطة البروتيازوم.
يعتبر TRIM21 مناسبًا بشكل خاص لهذا بسبب ميزة خاصة: يتم تنشيط جزء من البروتين يسمى “RING” فقط عندما يتجمع اثنان أو أكثر من بروتينات TRIM21 معًا. وهذا يعني أنه يتم تنشيطه فقط ويحدد هدفه للتدمير عندما ترتبط بروتينات TRIM21 ببروتينات تاو المجاورة والمجمعة.
في الدراسات الجديدة، استخدم العلماء TRIM21 لإنشاء علاجين جديدين يستهدفان مجاميع تاو. العلاج الأول، RING-nanobody، يجمع بين الجسم النانوي المرتبط ببروتين تاو (نسخة مصغرة من الجسم المضاد) مع RING TRIM21. الدواء الثاني، RING-Bait، يحتوي على RING TRIM21 مرتبط بنسخة من بروتين تاو. يعمل بروتين تاو المرتبط بـ RING كطعم : حيث تتناوله المجاميع ويتم التقاط RING TRIM21 أيضًا. بمجرد إضافة عدة طعوم حلقية إلى المجموعة، فإنها تنشط وتتسبب في تدمير المجموعة بأكملها.
أدخل الباحثون علاجات TRIM21 التي تشفر الحمض النووي في الخلايا التي تحتوي على تاو مجمعة، ووجدوا أنها تزيل تشابكات تاو. كما هو متوقع، لم يتضرر تاو “الصحي”.
وقال الدكتور ويل ماك إيوان، الرئيس المشارك للدراسات، من معهد أبحاث الخرف في المملكة المتحدة بجامعة كامبريدج: “إن مجاميع تاو مخفية داخل خلايا الدماغ ويصعب للغاية تفكيكها. ومن الضروري أن تكون هذه التجمعات الجديدة المستندة إلى TRIM21 يمكن توصيل العلاجات مباشرة إلى الخلايا، حيث تتواجد معظم تجمعات تاو. لقد وجدنا طريقة لا تؤدي إلى تحلل تجمعات تاو فحسب، بل تترك أيضًا تاو السليم للقيام بذلك. “تتجاوز الإستراتيجية الجديدة ما يمكن تحقيقه باستخدام ASO الحالي يتم اختبار العلاجات، لأنها يمكن أن تتجنب أي آثار جانبية محتملة طويلة المدى لإزالة تاو الطبيعي.”
نظرًا لأن الأمراض التنكسية العصبية المختلفة يمكن أن تحتوي على أنواع مختلفة من بروتين تاو غير المطوي، فقد اختبروا العلاجات في الخلايا التي تحتوي على بروتينات تاو مجمعة من أنسجة المخ التي تبرع بها الأشخاص الذين يعانون من مرض الزهايمر أو الشلل فوق النووي التدريجي، والتي لها هياكل مختلفة من بروتين تاو سيئة الطي. كان علاج RING-Bait قادرًا على منع تراكم بروتين تاو الناجم عن البروتين في أدمغة المرضى الذين يعانون من مرض الزهايمر والشلل فوق النووي التدريجي.