دانشمندان گره‌های اولیهٔ پروتئین را ذوب می‌کنند و آسیب آلزایمری را متوقف می‌کنند
حلال‌سازی نانوکلاسترهای تاو می‌تواند پیش از آغاز، آسیب آلزایمری را مسدود کند
پژوهشگران دریافتند که پروتئین‌های تاو بلافاصله به تشکیل فیبرهای مرتبط با آلزایمر نمی‌رسند؛ ابتدا به صورت خوشه‌های نرم و قابل بازگشت ترکیب می‌شوند. وقتی این خوشه‌ها حل شدند، رشد فیبرها تقریباً به‌طور کامل متوقف شد. این کشف استراتژی نویدبخش جدیدی را نشان می‌دهد: پیش‌سازها را متوقف کنید، بیماری را متوقف کنید.
پژوهشگران دانشگاه متروپولیتن توکیو برای درک بهتر یک ویژگی اساسی بیماری آلزایمر، یعنی تشکیل فیبرهای پروتئین تاو، به مفهوم فیزیک پلیمرها روی آوردند. نتایج آنها نشان داد که این فیبرها به‌صورت ناگهانی ظاهر نمی‌شوند؛ بلکه پس از تجمع خوشه‌های بزرگ پروتئین‌های تاو در محلول، فرآیندی که شبیه کریستال‌سازی پلیمرهاست، شکل می‌گیرند. وقتی دانشمندان این خوشه‌های اولیه را مختل کردند، تشکیل فیبرها متوقف شد، که این مسأله جهت‌گیری امیدوارکننده‌ای برای استراتژی‌های جدید در مقابله با بیماری‌های عصبی‌تخریبی نشان می‌دهد.
بیماری آلزایمر (AD) همچنان یکی از دشوارترین چالش‌های پزشکی به شمار می‌آید، به‌ویژه با پیر شدن جمعیت‌های جهانی. دانشمندان مدت‌ها بر داروشناسی و رویکردهای پزشکی سنتی متمرکز بوده‌اند؛ اما پیچیدگی این بیماری پژوهشگران را ترغیب کرده است تا بینش‌هایی از حوزه‌های علمی دیگر جستجو کنند تا مسیرهای جدیدی برای درک بیماری و طراحی درمان‌ها گشوده شود.
چگونه رفتار پلیمرها به توضیح فیبرهای پروتئین تاو کمک کرد
با رهبری پروفسور ری کوتّا، تیم پژوهشی ایده‌های مرتبط با چگونگی سازماندهی پلیمرها به کریستال‌ها را به کار گرفت. پلیمرها، که زنجیره‌های طولانی از واحدهای مولکولی تکرارشونده‌اند، غالباً به‌سادگی با افزودن یک زنجیر به‌طور متوالی کریستالیزه نمی‌شوند؛ بلکه از طریق ساختارهای پیش‌ساز میانه عبور می‌کنند تا کریستال منظم را شکل دهند. با استناد به این مفهوم، دانشمندان پروتئین‌های تاو را در محلول بررسی کردند و دریافتند که تشکیل فیبر (فیبریلاسیون) نیز پیش از آن یک مرحله پیش‌ساز دارد. در این حالت، پیش‌ساز یک ترکیب شل از پروتئین‌های تاو با ابعاد تنها ده‌ها نانومتر است. تکنیک‌هایی چون پراکندگی اشعه ایکس زاویه کوچک و تجزیه و تحلیل‌های مبتنی بر فلورسانس وجود این ساختارها را تأیید کردند.
یک کشف کلیدی این بود که این پیش‌سازها سخت نیستند؛ بلکه خوشه‌های نرم و موقت هستند. پژوهشگران با تغییر غلظت سدیم کلراید در حضور هپارین، که یک ضد‌انعقادی طبیعی است، توانستند این خوشه‌ها را حل کنند. زمانی که خوشه‌ها مختل یا از تشکیل آنها جلوگیری شد، تقریباً هیچ فیبر تاویی در محلول تولید نشد. تیم پژوهشی این اثر را به این دلیل توضیح داد که افزایش غلظت یون‌های باردار، قدرت تعامل پروتئین‌های تاو با هپارین را کاهش می‌دهد. بر این اساس، این تغییر باعث تقویت «پوشش الکترواستاتیک» می‌شود و یافتن یکدیگر و تشکیل خوشه‌ها برای مولکول‌ها دشوارتر می‌گردد.
جهت‌گیری درمانی نوین برای آلزایمر و فراتر
این یافته‌ها به یک تغییر احتمالی در رویکرد دانشمندان به درمان‌های آلزایمر اشاره می‌کند. به‌جای تلاش برای تجزیه فیبرهای نهایی، درمان‌ها می‌توانند بر توقف مرحله پیش‌ساز قابل بازگشت قبل از شکل‌گیری ساختارهای مخرب متمرکز شوند. این رویکرد نه تنها می‌تواند تحقیقات آلزایمر را تحت تأثیر قرار دهد، بلکه می‌تواند درک بیماری‌های عصبی‌تخریبی دیگر، از جمله پارکینسون، را نیز پیش ببرد.
این کار با حمایت گرنت‌های برنامه JST SPRING شماره JPMJSP2156، JSPS KAKENHI شماره‌های 22K07362، 25K21773، 24H00624، 22H05036، 23K21357، 25K02405، 23H00394، 23KK0133 و 20H01874، برنامه تحقیق و توسعه JST Moonshot شماره JPMJMS2024 و گرنت AMED شماره 24wm0625303 و 25dk0207073 پشتیبانی شد.
فیبرهای پروتئین تاو
فیبرهای پروتئین تاو دسته‌های غیرطبیعی از پروتئین‌های تاو هستند که درون نورون‌ها وقتی تاو شکل و عملکرد عادی خود را از دست می‌دهد، ترکیب می‌شوند. در شرایط سالم، تاو همانند یک تیرک تثبیتی عمل می‌کند و به حفظ میکروتوبول‌ها که مسیر انتقال مواد مغذی و سیگنال‌ها را در سلول‌های عصبی فراهم می‌آورند، کمک می‌کند. وقتی تاو دچار نادرستی شود، به‌صورت گره‌های طولانی و فیبری به نام فیبرها تجمیع می‌شود. این ساختارها سیستم حمل و نقل داخلی سلول را مختل می‌سازند و با کاهش شناختی که در بیماری آلزایمر و سایر اختلالات عصبی‌تخریبی مشاهده می‌شود، ارتباط بسیار شدیدی دارند. از آنجا که فیبرها از خوشه‌های کوچک و اولیهٔ تاو شکل می‌گیرند، پژوهشگران به‌طور فزاینده‌ای بر مسدود کردن این مراحل اولیه تمرکز دارند تا از آسیب‌های بعدی جلوگیری کنند.
