كشف علمي يمهد لعلاج الدماغ والقلب “من دون جراحة”

نجح علماء في تنشيط خلايا بشرية وحيوانية باستخدام الموجات فوق الصوتية، الأمر الذي يمهد الطريق نحو الاستغناء عن علاجات جراحية في منطقة الدماغ، كما يبشر بتطوير أجهزة تنظيم ضربات القلب ومضخات الإنسولين.

وفي الوقت الحالي، يضطر الأطباء لإجراء تدخلات جراحية في الدماغ لتنشيط الخلايا العصبية في حالات كمرض باركنسون (الشلل الرعاش)، لكن آلية تنشيط الخلايا بالموجات فوق الصوتية تعد بتغيير هذا النهج.

و‏في دراسة جديدة نشرت بدورية “نيتشر كوميونيكيشنز”، أفاد باحثون في معهد “سولك” للدراسات البيولوجية بالولايات المتحدة، بأن آلية تنشيط الخلايا باستخدام الموجات فوق الصوتية نجحت بالفعل في مع خلايا حيوانية وبشرية.

ويقول كبير مؤلفي الدراسة سريكانث تشالاساني، الأستاذ المشارك في مختبر علم الأحياء العصبي الجزيئي التابع لمختبر “سولك”: “بات الانتقال إلى الشبكات اللاسلكية هو المستقبل لكل شيء تقريبا. نحن نعلم بالفعل أن الموجات فوق الصوتية آمنة، ويمكن أن تمر عبر العظام والعضلات والأنسجة الأخرى، مما يجعلها الأداة المثلى لمعالجة الخلايا في أعماق الجسم”.

الوراثة الصوتية

وعلى مدار نحو عقد، كان تشالاساني رائدا في استخدام الموجات فوق الصوتية لتحفيز مجموعات محددة من الخلايا ذات العلامات الجينية، وصاغ مصطلح “الوراثة الصوتية” لوصف هذه الآلية الطبية.

وفي عام 2015، اكشف فريق تشالاساني البحثي بروتينا في دودة اسطوانية تعرف باسم “الربداء الرشيقة”، يجعل الخلايا بشكل عام حساسة للموجات فوق الصوتية منخفضة التردد.

وسجل الباحثون هذه الملاحظة أيضا عندما أضافوا البروتين ذاته إلى الخلايا العصبية للدودة، وأمكنهم تنشيط هذه الخلايا بدفعة من الموجات فوق الصوتية، وهي نفسها المستخدمة في التصوير بالموجات الصوتية الطبية.

لكن عندما حاول الباحثون إضافة البروتين إلى خلايا حيوانات أخرى، لم يكن قادرا على جعل الخلايا تستجيب للموجات فوق الصوتية، لذلك شرع تشالاساني وزملاؤه في البحث عن بروتين بديل يجعل الخلايا حساسة للغاية للموجات فوق الصوتية عند 7 ميغاهرتز، وهو التردد الأمثل والآمن.

وبعد عملية بحث طويلة ومعقدة بين أكثر من 300 بروتين محتمل، نجح تشالاساني ورفاقه في العثور على ضالتهم في البروتين الناقل الذي يرمز إليه في البشر بـTRPA1، الذي يسمح للخلايا بالاستجابة لوجود مركبات ضارة.

وفي تجربة على الفئران، استجابت خلايا الدماغ للموجات الصوتية بعد إضافة البروتين الناقل TRPA1 إلى مجموعة محددة من الخلايا العصبية.

وفي حالات مرضية مثل مرض باركنسون والصرع، يستخدم الأطباء حاليا التحفيز العميق للدماغ، الذي يتضمن زرع أقطاب كهربائية جراحيا في الدماغ، لتنشيط مجموعات فرعية معينة من الخلايا العصبية.

ويقول شالاساني إن علم الوراثة الصوتية يمكن أن يحل يوما ما محل هذا النهج، فيما ستكون الخطوة التالية هي تطوير طريقة توصيل العلاج الجيني التي يمكنها عبور الحاجز الدموي الدماغي، وهو أمر تجري دراسته بالفعل.

ويضيف أنه ربما في وقت قريب، يمكن استخدام علم “الوراثة الصوتية” لتنشيط خلايا القلب، كنوع من أجهزة تنظيم ضربات القلب التي لا تتطلب أي عمليات زرع.

ويقول تشالاساني: “توجد تقنيات توصيل الجينات بالفعل للحصول على بروتين مثل TRPA1 في قلب الإنسان. إذا تمكنا بعد ذلك من استخدام جهاز خارجي يعمل بالموجات فوق الصوتية لتنشيط تلك الخلايا، فقد يؤدي ذلك حقا إلى إحداث ثورة في أجهزة تنظيم ضربات القلب”.