کشف پروتئین‌هایی که به‌زودی می‌توانند کم شنوایی را درمان کنند

محققان پروتئین‌هایی کشف کردند، که به‌زودی می‌توانند کم شنوایی را درمان کنند

محققان پزشکی جان هاپکینز به‌تازگی کلیدی برای بازگرداندن شنوایی افراد مبتلا به کم شنوایی غیرقابل‌برگشت پیدا کرده‌اند. این محققان اظهار می‌کنند، با استفاده از ابزارهای ژنتیکی در موش‌ها، دو پروتئین را شناسایی کرده‌اند، که به سازماندهی رشد سلول‌های موئی کمک می‌کنند.

سلول‌های موئی در گوش داخلی پستانداران وجود دارند. آن‌ها معتقدند که این یافته‎‌ها می‌تواند، به درمان کم شنوایی  ناشی از آسیب سلول‌های موئی (کم شنوایی حسی‌عصبی‌) کمک کند.

دکتر آنجلیکا دوتزلوفر (Angelika Doetzlhofer)، دانشیار علوم اعصاب دانشکده پزشکی دانشگاه جان هاپکینز می‌گوید: «مدت‌ها است که به دنبال نشانه‌های مولکولی هستیم، که باعث تشکیل سلول‌های موئی می‌شوند.»

وی همچنین گفت: «سلول‌های موئی نقش مهمی در کم شنوایی دارند و دانستن اطلاعات بیشتر در مورد چگونگی رشد آن‌ها به ما کمک می‌کند تا روش‌های جایگزینی سلول‌های موئی آسیب‌دیده را کشف کنیم.»

در پستانداران، توانایی شنیدن به دو نوع سلول که صدا را شناسایی می‌کنند، وابسته است: سلول های موئی خارجی و سلول‌های موئی داخلی.

هر دو نوع سلول داخل پوسته‌ای توخالی به شکل مارپیچ در گوش داخلی به نام حلزون (Cochlea) قرار دارند. سلول‌های موئی در گوش داخلی، الگوی مشخصی را تشکیل می‌دهند، که شامل سه ردیف سلول موئی خارجی و یک ردیف سلول موئی داخلی است. امواج صوتی از گوش میانی و از طریق دریچه بیضی وارد حلزون می‌شوند. مایع گوش داخلی سلول‌های موئی داخل حلزون را تحریک می‌کند. سپس، سلول‌های موئی از طریق عصب شنوایی اطلاعات را به مغز ارسال می‌کنند.

تخمین زده می‌شود 90٪ کم شنوایی‌ها ناشی از مشکل در سلول‌های موئی یا آسیب اعصابی است که سلول‌های موئی را به مغز وصل می‌کند. کم شنوایی در اثر قرار گرفتن در معرض سر و صداهای بلند یا برخی عفونت‌های ویروسی به علت آسیب دیدن سلول‌های موئی است.

بیشتر پستانداران و پرندگان توانایی ترمیم و جایگزینی سلول‌های موئی از دست رفته یا آسیب‌دیده را دارند، اما در انسان این اتفاق نمی‌افتد. هنگامی که سلول‌های موئی خود را از دست می‌دهیم، به نظر می‌رسد کم شنوایی غیرقابل‌برگشت است.

تولید سلول‌های موئی در حلزون در زمان رشد جنین فرایندی بسیار سازمان‌یافته و پیچیده است، به‌طوری‌که مستلزم زمان‌بندی دقیق و موقعیت مکانی است.

دانشمندان می‌دانند که اولین قدم در تشکیل سلول‌های موئی از خارجی‌ترین قسمت مارپیچ حلزونی شروع می‌شود. در خارجی‌ترین قسمت حلزون، ابتدا سلول‌های پیش‌ساز تبدیل به سلول‌های موئی می‌شوند. سپس، مانند هواداران ورزشی که در ورزشگاه «موج استادیوم» را اجرا می‌کنند، سلول‌های پیش‌ساز در امتداد شکل مارپیچی حلزون به سلول‌های موئی تغییر شکل می‌دهند. این تغییر شکل هنگام رسیدن به داخلی‌ترین قسمت حلزون متوقف می‌شود.

دانشمندان درباره شکل‌گیری سلول‌های موئی اطلاعات زیادی کسب کرده‌اند، اما سیگنال‌های مولکولی که الگوی دقیق سلولی را کنترل می‌کنند، هنوز ناشناخته مانده‌اند. چگونه این سیگنال‌ها باعث می‌شوند، که این فرآیند در زمان مناسب برای حسی شنوایی اتفاق بیفتد؟

برای پاسخ به این سؤال، دکتر دوتزلوفر و همکارانش رشد حلزون در جنین موش را مورد مطالعه قرار دادند. آن‌ها پروتئین‌هایی را بررسی کردند، که در شکل‌گیری سلول‌های موئی در حلزون نقش دارند. از بین پروتئین‌هایی که محققان مورد بررسی قرار دادند، الگوی دو پروتئین به نام‌های Activin A و Follistatin  از بقیه متمایز است.

آن‌ها مشاهده کردند، که چگونه سطح دو پروتئین در حین تبدیل سلول‌های پیش‌ساز به سلول‌های موئی بالغ در امتداد مارپیچ حلزون تغییر می‌کند. سطح این دو پروتئین با توجه به زمان و مکان الگوی رشد متفاوت بود.

در طول مسیر مارپیچی حلزون، جایی‌که سلول‌های پیش‌ساز به سلول‌های موئی تبدیل می‌شوند، سطح Activin A افزایش می‌یابد. با این حال، به نظر می‌رسد که پروتئین Follistatin رفتاری مخالف پروتئین Activin A دارد. هنگامی که سلول‌های پیش‌ساز برای اولین بار شروع به تبدیل شدن به سلول‌های موئی کردند، سطح پروتئین Follistatin در خارجی‌ترین قسمت حلزون کم بود و جایی‌که سلول‌های پیش‌ساز هنوز شروع به تبدیل خود نکرده بودند، سطح آن در داخلی‌ترین قسمت مارپیچی حلزون زیاد بود.

به نظر می‌رسد، که Activin A مانند موجی به سمت داخل حرکت می‌کند، در حالی که Follistatin به سمت بیرون حرکت می‌کند.

دکتر دوتزلوفر می‌گوید: «ما در طبیعت می‌دانستیم که پروتئین Activin A و Follistatin به روش‌های متضادی برای تنظیم سلول‌ها کار می‌کنند. بنابراین به نظر می‌رسد، که بر اساس یافته‌های مشابه ما در گوش‌، این دو پروتئین با متعادل کردن یکدیگر، رشد دقیق و حساس سلول‌های موئی را در امتداد مارپیچ حلزونی کنترل می‌کنند.» تحقیقات بیشتر با استفاده از موش‌های طبیعی و مهندسی ژنتیک این نظریه را تأیید کرد.

محققان برای این‌که دقیقا هماهنگی بین پروتئین Activin A و Follistatin در ساخت سلول‌های موئی را بفهمند، اثرات هر یك از این دو پروتئین را به‌طور جداگانه مورد مطالعه قرار دادند. ابتدا سطح پروتئین Activin A در حلزون موش‌های طبیعی را افزایش دادند. در این حیوانات، سلول‌های پیش‌ساز خیلی زود به سلول‌های موئی تبدیل شدند و باعث شدند، که سلول‌های موئی پیش از موقع در تمام مارپیچ حلزونی ظاهر شوند. در موش‌هایی که پروتئین Follistatin بیش از حد تولید می‌کردند و پروتئین Activin A تولید نمی‌کردند، سلول‌های موئی با تاخیر به وجود آمدن و ظاهراً بی‌نظم و پراکنده در چندین ردیف داخل حلزون بودند.

دکتر دوتزلوفر می‌گوید: «فعالیت پروتئین Activin A و Follistatin در هنگام رشد زمان‌بندی خیلی دقیقی دارد، به‌طوری ‌که هرگونه اختلال می‌تواند تاثیر منفی بر ساختار حلزون داشته باشد.»

وی افزود: «این مانند ساختن خانه است – اگر پایه و اساس (فونداسیون) به‌درستی گذاشته نشود، هر چیزی که بر روی آن ساخته شده باشد، تحت تأثیر قرار می‌گیرد.»

محققان با بررسی دقیق‌تر این‌كه چرا تولید بیش از حد پروتئین Follistatin منجر به سلول‌های موئی غیرمنظم می‌شود، دریافتند كه مقادیر بالای این پروتئین باعث می‌شود، كه سلول‌های پیش‌ساز بیش از حد تقسیم شوند، این امر به نوبه خود باعث شده است، كه بیشتر آن‌ها به‌صورت تصادفی به سلول‌های موئی داخلی تبدیل شوند.

دکتر دوتزلوفر یادآور می‌شود، كه تحقیقات او در زمینه رشد سلول‌های موئی، اگرچه مقدماتی است، اما کاربردهای بالقوه‌ای در درمان کم شنوایی و ناشنوایی ناشی از آسیب سلول‌های موئی دارد. او می‌گوید: «ما به نحوه تکامل سلول‌های موئی علاقه داریم، زیرا این یک سوال بیولوژیکی جالب است، همچنین می‌خواهیم از این دانش برای بهبود یا توسعه روش‌هایی جدیدی، که در درمان کم شنوایی حسی‌عصبی موثر هستند، استفاده کنیم.»