الكشف عن أدوية محتملة لمرض وراثي نادر للغاية

هل يمكن لسمكة صغيرة أن تساعد في تحديد العلاجات الممكنة لمرض وراثي نادر للغاية وُجد لدى صبي من ألاباما؟ هذا المرض الوراثي هو XMEA، الذي يُضعف العضلات تدريجيًا وقد يُؤثر على الكبد والقلب.

اعتلال عضلي

يُشير مصطلح XMEA إلى اعتلال عضلي مرتبط بالكروموسوم X مع فرط الالتهام الذاتي.

حتى مارس 2024، لم تُسجل سوى 33 حالة حول العالم.

بعد أن أظهر تسلسل الحمض النووي لجينوم الصبي طفرة في جين VMA21، أحد الأسباب المعروفة لمرض XMEA، أحال الدكتور مايكل لوبيز، طبيب الأعصاب للأطفال في جامعة ألاباما في برمنجهام ومستشفى الأطفال في ألاباما، الأسرة إلى مركز UAB للنمذجة الحيوانية الدقيقة، أو C-PAM.

في مركز C-PAM وبالتعاون مع مجموعة كندية، قام بحث بقيادة ماثيو ألكسندر، وجيم داولينج، بإنشاء نموذج ما قبل السريري لـ XMEA في سمك الزرد عن طريق تحوير جين السمك المماثل لـ VMA21.

في حين أن هذه السمكة الصغيرة المخططة شائعة في أحواض السمك المنزلية، فإن سمك الزيبرا يُعدّ أيضًا نموذجًا حيوانيًا قيّمًا للأمراض البشرية نظرًا لنموه السريع ، وحجم صغاره الكبير، وسهولة تعديله وراثيًا، كما أنه شفاف كيرقات.

في دراسة نُشرت في مجلة EMBO للطب الجزيئي ، أظهر ألكسندر ودولينج أن سمك الزرد المتحور لديه ضعف في العضلات وأعراض أخرى تُحاكي مرض XMEA لدى البشر.

باستخدام هذا النموذج البسيط، تمكنوا من اختبار 30 دواءً مُختبرًا سريريًا، وتحديد دواءين حسّنا بشكل ملحوظ أعراض XMEA لدى سمك الزرد.

يدرسون الباحثون الآن طفرة VMA21 في نموذج ثديي، وهو الفأر، لدفع البحث نحو علاج سريري مُحتمل.

قال ألكسندر: "لقد أنشأنا أول نموذج حيواني قبل سريري لمرض XMEA، وتأكدنا من أن هذا النموذج يُحاكي بدقة معظم سمات المرض البشري، وبالتالي، فهو مثالي لتحديد آليات المرض وتحديد العلاجات".

استخدم الباحثون تقنية CRISPR-Cas9، والتي غالبًا ما تسمى بالمقصات الجزيئية للحمض النووي، لإنشاء طفرتين: طفرة إطارية ناتجة عن حذف زوج قاعدي واحد، وكودون توقف سابق لأوانه تم إنشاؤه أثناء حذف 14 زوجًا قاعديًا وإدراج 21 زوجًا قاعديًا.

أدت كل من طفرات فقدان الوظيفة إلى تقليل مستويات بروتين VMA21.

أظهرت كلتا الطفرتين تغيرات تتوافق مع تغير بنية العضلات ووظيفتها، مثل قصر طول الجسم وعدم انتفاخ المثانات الهوائية.

انخفضت قدرتهما على السباحة بعيدًا عن المحفز، وقضيا وقتًا أقل في السباحة وقطعا مسافة أقصر مقارنةً بسمك الزرد البري.

التغيير الخلوي الرئيسي في حالة XMEA البشرية هو ضعف الالتهام الذاتي، وهو نظام إعادة تدوير الخلايا.

يحدث الالتهام الذاتي في عضيات خلوية تُسمى الليزوزومات، وتحتاج هذه العضيات إلى أن تكون حمضية لتنشيط البروتيازات التي تُحلل البروتينات لإعادة تدويرها إلى بروتينات جديدة.

وكما هو الحال في حالة XMEA البشرية، أظهرت الليزوزومات في الأسماك الطافرة فشلاً في التحمض، وامتلكت خلايا العضلات فجوات مميزة - وهي هياكل مغلقة مملوءة بالسوائل. وكما هو الحال في مرضى XMEA البشرية، أظهرت الأسماك أيضًا أمراضًا في الكبد والقلب.

على عكس مرض XMEA البشري، والذي يمكن أن تتراوح أعراضه من خفيفة إلى معتدلة كمرض تقدمي، أظهرت الأسماك المتحولة انخفاضات شديدة في متوسط ​​العمر ، وربما يرجع ذلك إلى فقدان أكثر اكتمالاً لوظيفة VMA مقارنة بالمرضى البشر.

وبما أن الأسماك تعاني من خلل في عملية الالتهام الذاتي، وبما أنه لا توجد علاجات لمرضى XMEA، فقد اختبر الباحثون 30 مركبًا مثبطًا لعملية الالتهام الذاتي تم اختبارها سريريًا من مكتبة الأدوية Selleckchem على أسماك XMEA.

بفحص القابضات بحثًا عن تغير في انكسار العضلات، وهو تغير في انكسار الضوء المستقطب الذي يشير إلى ضعف في تنظيم العضلات، حدد الفريق تسعة مركبات قللت من الانكسار غير الطبيعي وأطالت بقاء الأسماك.

أظهرت الاختبارات طويلة المدى لهذه المركبات التسعة، بهدف تحسين البقاء على قيد الحياة والسباحة، أن الإيدارافون وLY294002 كان لهما أكبر التأثيرات العلاجية.

من المثير للاهتمام أننا وجدنا أن العديد من مضادات الالتهام الذاتي يمكن أن تُحسّن جوانب من النمط الظاهري لجين VMA21 لدى سمك الزرد، وقد حسّن مركبان على وجه الخصوص النمط الظاهري في مجالات متعددة من ازدواجية الانكسار، والوظيفة الحركية، والبقاء على قيد الحياة، كما قال ألكسندر.

وأضاف: "إن حقيقة أن مُعدّلات الالتهام الذاتي المتعددة حسّنت جوانب من النمط الظاهري تدعم دورًا مهمًا للالتهام الذاتي في عملية المرض، وتعزز الثقة بصحة النتائج وإمكانية تطبيقها على المرضى".