امروزه بیش از 55 میلیون نفر در سراسر جهان به بیماری آلزایمر و سایر انواع زوال عقل مبتلا هستند که ذهن افراد مبتلا را ویران کرده و تأثیرات مخربی بر اعضای خانواده آنها دارد. علی‌رغم دهه‌ها تحقیق، منشأ دقیق این بیماری‌ها همچنان برای دانشمندان مبهم باقی مانده است، اگرچه عوامل متعددی از جمله ژنتیک و عوامل مختلف سبک زندگی و محیطی با افزایش خطر ابتلا مرتبط شناخته شده‌اند.

اخیراً، جستجو برای یافتن پاسخ به این معما به سمت یک مدل جدیدتر برای مطالعه مغز سوق پیدا کرده است: ارگانوئیدهای مغزی. این توده‌های سه‌بعدی بافت عصبی که از سلول‌های بنیادی انسان مشتق می‌شوند، می‌توانند به سلول‌های تمایز یافته بالغ شوند و برای مطالعه همه چیز از صرع تا منشأ هوشیاری مورد استفاده قرار گیرند. و اکنون، محققان در ماساچوست با استفاده از پیستون‌های کوچک فلزی به این ارگانوئیدها ضربه می‌زنند تا آزمایش کنند که آیا می‌توانند به فرضیه جدیدی اعتبار ببخشند: اینکه ضربه مغزی ممکن است یک ویروس رایج را در مغز فعال کند و خطر ابتلا به زوال عقل را افزایش دهد.

یک دهه تحقیق نشان می‌دهد که آسیب مغزی تروماتیک، چه ناشی از تصادفات و چه ورزش‌های پر برخورد، یک عامل خطر برجسته برای آلزایمر و سایر اشکال زوال عصبی است. برخی برآوردها نشان می‌دهد که تا 10 درصد موارد ممکن است به حداقل یک آسیب قبلی سر مربوط باشد، اما علت آن کاملاً مشخص نیست. از سوی دیگر، تحقیقات رو به رشدی نشان می‌دهد که عفونت ویروسی، از جمله ویروس رایجی به نام هرپس سیمپلکس نوع یک، نیز می‌تواند حساسیت به این بیماری‌ها را افزایش دهد. اما تاکنون، ارتباط مستقیم بین این سه عامل – ضربه سر، عفونت ویروسی و زوال عقل – در تحقیقات تجربی برقرار نشده بود.

یکی از چالش‌های رسیدن به ریشه‌های زوال عقل این است که انسان‌ها زندگی پیچیده و آشفته‌ای دارند. در میان انبوهی از عوامل خطر – از فشار خون بالا و تنهایی گرفته تا وراثت ژنتیکی – تشخیص دقیق‌ترین نیروهایی که به بروز هر مورد از زوال عقل کمک کرده‌اند، دشوار است. البته، هیچ راه اخلاقی برای آزمایش این سؤالات بر روی انسان وجود ندارد، در حالی که استفاده از حیوانات آزمایشگاهی نیز چالش‌های اخلاقی و هزینه‌ای خاص خود را دارد. به هر حال، حیوانات هرگز تطابق کاملی با انسان ندارند و یافته‌های مرتبط با زوال عقل در حیوانات تاکنون به خوبی به بیماران انسانی منتقل نشده است.

و اکنون، ارگانوئیدها وارد می‌شوند.

دانشمندان در ارگانوئیدهای مغزی رشد یافته در آزمایشگاه توانسته‌اند برخی از همان ویژگی‌های بارز بیماری‌های نورودژنراتیو را مدل‌سازی کنند که در مغزهای کالبد شکافی انسان‌هایی که در طول زندگی به این بیماری‌ها مبتلا بودند، یافت می‌شود. این ویژگی‌ها شامل تجمع پروتئین بتا آمیلوئید، یک محصول زائد متابولیکی، در ساختارهایی به نام پلاک‌ها است که سیگنالینگ بین سلول‌های عصبی را مختل می‌کند.

هرچه ضربه‌های وارد شده به این ارگانوئیدهای کوچک بیشتر بود، ساختارهای غیرطبیعی بیشتری توسط دانشمندان یافت شد.

در مطالعه آزمایشگاهی جدید، گروهی از محققان مجموعه‌ای از ارگانوئیدهای مغزی را پرورش دادند. برخی از ارگانوئیدها حاوی فرم نهفته ویروس هرپس سیمپلکس بودند – که در 80 درصد افراد تا سن 60 سالگی وجود دارد – در حالی که برخی دیگر فاقد ویروس بودند. سپس آنها با استفاده از دو نوع مختلف پیستون‌های کوچک فلزی، تمام ارگانوئیدهای مغزی را تکان دادند، مدلی که توسط سایر دانشمندان برای تقلید آسیب مغزی در ارگانوئیدهای مغزی استفاده شده است.

"ما معتقدیم که آنچه در مدل سه بعدی یافتیم، در مغز زنده نیز صدق می‌کند." این گفته روت ایتزهاکی، محقق همکار در این مطالعه جدید است که این ماه در مجله "سیگنالینگ علوم" منتشر شد. او استاد مدعو در دانشگاه آکسفورد است. "پس از هر ضربه، ویروس مجدداً فعال می‌شود و هر بار به مغز آسیب وارد می‌کند. همه اینها انباشته می‌شود تا در نهایت به آلزایمر منجر شود."

در ارگانوئیدهای مدلی که به ویروس آلوده شده بودند، پس از ضربات مکرر به بافت مغز، ویروس‌های خاموش از خواب بیدار شدند و دوباره شروع به تکثیر کردند. بعداً، برخی از نشانه‌های آلزایمر و سایر زوال عقل‌ها ظاهر شد: به ویژه تکثیر پروتئین بتا آمیلوئید و التهاب عصبی. هرچه این ارگانوئیدهای کوچک ضربات بیشتری دریافت می‌کردند، دانشمندان التهاب و بتا آمیلوئید بیشتری یافتند.

ارگانوئیدهایی که هیچ ویروس خاموش در آنها وجود نداشت، پس از برخورد با پیستون تنها تغییرات جزئی نشان دادند، مانند افزایش تعداد سلول‌های گلیال در طول 10 روز، که مانند بافت اسکار در مغز پس از آسیب عمل می‌کنند. محققان نتیجه گرفتند که ضربات مکرر به سر ممکن است با فعال کردن مجدد ویروس هرپس سیمپلکس نهفته، به زوال عقل کمک کند.

ایتزهاکی بیش از 30 سال پیش تحقیقات خود را در مورد نقش ویروس هرپس سیمپلکس در بیماری آلزایمر آغاز کرد. او بخشی از تیمی بود که برای اولین بار ویروس هرپس سیمپلکس را در بافت مغز کالبد شکافی افراد مسن، هم مبتلا به آلزایمر و هم بدون آن، کشف کرد. در آن زمان، بافت مغز استریل یا عاری از میکروب در نظر گرفته می‌شد.

تیم او در ادامه کشف کرد که در کشت سلولی، این ویروس می‌تواند منجر به ویژگی‌های کلیدی آلزایمر شود - پلاک‌های آمیلوئید و گره‌های پروتئینی داخل سلول‌های عصبی که سیگنالینگ را نیز مختل می‌کنند - به ویژه در افرادی که ژن ارثی APOE4 را حمل می‌کنند. محققان همچنین دریافتند که این ویژگی‌ها را می‌توان با داروهای ضد ویروسی کاهش داد. آنها بعداً دریافتند که ویروس واریسلا زوستر، عامل بیماری آبله مرغان و زونا، همچنین می‌تواند ویروس هرپس سیمپلکس نهفته را در یک مدل سه بعدی مغز فعال کند.

ایتزهاکی می‌گوید که با وجود دهه‌ها مخالفت با این ایده که آلزایمر می‌تواند توسط ویروسی ایجاد شود، حمایت از این ارتباط در سال‌های اخیر افزایش یافته است. ویروس‌ها نه تنها باعث آسیب مستقیم می‌شوند، بلکه باعث التهاب نیز می‌شوند - که ویروس‌های نهفته دیگر را نیز فعال می‌کند. او می‌گوید: "این به یک چرخه معیوب با التهاب تبدیل می‌شود."

دیوید کری، استاد آسیب‌شناسی، ایمونولوژی و پزشکی در کالج بیلور در هیوستون، تگزاس، می‌گوید که این یافته‌ها اولین یافته‌هایی هستند که نشان می‌دهند آسیب‌های تکراری سر محرکی قانع‌کننده برای فعال کردن مجدد ویروس هرپس سیمپلکس نهفته و ترویج تغییرات مغزی مرتبط با زوال عقل است. بر اساس داده‌های ارائه شده، او با نتیجه‌گیری‌های ایتزهاکی و تیمش موافق است.

کری می‌گوید: "این مطالعه نشان می‌دهد که یک ویژگی متحد کننده این اختلالات [نورودژنراتیو] ممکن است فعال شدن مجدد ویروس هرپس سیمپلکس نوع یک باشد، اما احتمالاً عفونت‌های مغزی دیگری نیز وجود دارند که اکنون در حال آشکار شدن هستند." البته، کری می‌گوید، یک ارگانوئید مغزی مغز نیست، بنابراین سیستم ایمنی یا سایر فرآیندهای ترمیمی در دسترس آن وجود ندارد که ممکن است به کاهش آسیب‌های ناشی از ضربه سر یا فعال شدن مجدد ویروس کمک کند.

و احتمالاً مسیرهای زیادی برای ایجاد این بیماری‌های پیچیده مغز وجود دارد. برین بالین، عصب‌شناس در کالج پزشکی استئوپاتیک فیلادلفیا، می‌گوید که هنگامی که پزشکان مغز افراد تشخیص داده شده را کالبد شکافی می‌کنند، اغلب انواع مختلفی از آسیب‌شناسی را در مناطق مختلف مغز آنها مشاهده می‌کنند که ممکن است نشان دهنده علل بالقوه مختلف مانند ژنتیک، عوامل سبک زندگی و تغییرات مرتبط با سن مغز باشد. اما او می‌گوید جمع‌آوری تاریخچه کاملی از آسیب‌ها و عفونت‌های بیماران می‌تواند به پزشکان در تشخیص زوال عقل یا بیماری آلزایمر و منجر به مداخلات زودهنگام کمک کند.

ایتزهاکی می‌گوید که در آینده می‌خواهد به بررسی چگونگی قطع فرآیندهای آسیب‌رسانی که پس از آسیب‌های مغزی تروماتیک مانند آسیب‌هایی که در فوتبال، بوکس و ورزش‌های مشابه رخ می‌دهد، اتفاق می‌افتند، بپردازد. او قصد دارد داروهای ضد ویروسی و سایر داروها را برای کاهش التهاب ناشی از ویروس‌هایی که ممکن است پس از آسیب مغزی فعال شوند، آزمایش کند.

اگرچه ارگانوئیدهای مغزی از یک پروکسی کامل فاصله دارند، اما به او و دیگران کمک خواهد کرد تا به این کار ادامه دهند.

کاترین گمون

منتشر شده در 27 ژانویه 2025

کاترین گمون یک نویسنده علمی آزادکار مقیم سانتا مونیکا، کالیفرنیا است که در زمینه محیط زیست، علم و فرزندپروری می‌نویسد. شما می‌توانید او را در ایکس (پیش‌تر با نام توییتر شناخته می‌شد) با نام کاربری @kategammon پیدا کنید.