استخدام المغناطيس للتأثير في الدماغ قد يقود إلى علاج ثوري جديد للاكتئاب

تركز تقنيتكما على الخلايا النجمية. ما هذه الخلايا بالضبط؟
يتشاو يو: إنها نوع من الخلايا الدبقية Glial cell [الخلايا غير العصبية الموجودة في الدماغ والحبل الشوكي]. إنها وفيرة جداً، فهي تفوق عدد الخلايا العصبية (العصبونات) Neurons عدة مرات. يُنظر إليها تقليدياً على أنها خلايا داعمة، فهي تعيد تدوير النواقل العصبية Neurotransmitters التي تطلقها الخلايا العصبية. تؤدي الخلايا النجمية عديداً من وظائف الصيانة اللوجستية في الدماغ. ولكن في السنوات الأخيرة، مع تعلمنا مزيداً عنها، وجدنا أن لديها عديداً من الوظائف الأخرى، مثل تنظيم السلوك المعرفي Cognitive behaviour.
مارك ليثغو: على مدار مئة العام الماضية، عُدت على أنها خلايا دماغية من الدرجة الثانية. لقد سرقت الخلايا العصبية الأضواء لأنها نشطة كهربائياً [ترسل إشارات كهربائية] ويُفترض أنها تتحكم في جميع وظائفنا. لكن الخلايا النجمية، على الرغم من أنها ليست نشطة كهربائياً بالطريقة نفسها، يمكنها التواصل والاستشعار والمعالجة والتحكم في وظائف الجسم.
قبل نحو 30 عاماً، سُميت الخلية العبقرية Genius cell. هذا لأنه عندما توفي آينشتاين في العام 1955، أزال أخصائي علم الأمراض توماس هارفي Thomas Harvey دماغه الذي ظل في مكان غير معروف لما يقرب من 30 عاماً. ثم بدأ هارفي بالتخلي عن قسمين من الدماغ إلى ماريان دايموند Marian Diamond، عالمة الأعصاب المذهلة. وقد وجدت أن آينشتاين لم يكن لديه عدد أكبر من الخلايا العصبية في مناطق معينة من دماغه. كان لديه في الواقع مزيد من الخلايا الدبقية، ولهذا السبب عُرفت باسم الخلايا العبقرية.

من أي مادة صُنعت المغناطيسات الدقيقة التي تستخدمانها؟
يتشاو يو: إنها جسيمات مغناطيسية بسيطة جداً. لديها نواة مصنوعة من أكسيد الحديد وقشرة من اللدائن (البوليمر) وهذا يمكِّننا من ربط أشياء مختلفة بسطحها. على سبيل المثال، نعلق الجسم المضاد على سطح هذه الجسيمات المغناطيسية بحيث تستهدف الخلايا النجمية على وجه التحديد.

تُحقن المغناطيسات الدقيقة في الدماغ من خلال ثقب في الجمجمة. ولكن ماذا يحدث بمجرد أن تصير داخل الدماغ؟
مارك ليثغو: الخلايا النجمية لديها كل هذه الإسقاطات الشبيهة بالأصابع التي تخرج منها، مثل شجرة عيد الميلاد على نحو ما. أنت تزين شجرة عيد الميلاد بالدمى، لكن في حالتنا نستخدم جزيئات مغناطيسية. إنها تعلق بشجرة عيد الميلاد بواسطة خطاطيف صغيرة- هي أجسام مضادة خاصة بفروع الخلايا النجمية. عندما تضع قوة على الدمى وتحركها [من خلال استخدام مجال مغناطيسي خارجي]، يمكنها أن تشعر بهذه اللمسة. الخلايا النجمية تشعر باستمرار ببيئتها وتستشعرها.

“نريد أن نكون قادرين على تحفيز الخلايا من دون إدخال أي شيء في الدماغ”

ما تأثير هذا في الدماغ؟
يتشاو يو: نحاول تنشيط مسارات إشارات محددة جداً. أحدها هو تحرير جزيء مفرد يسمى ATP، وهذا اختصار لجزيء الأدينوزين ثلاثي الفوسفات. سابقاً اكتشف البروفيسور أليكس غورين Alex Gourine الذي يتعاون معنا منطقة صغيرة داخل جذع الدماغ تعمل كمنظم رئيس للنشاط العصبي الودي، وهو جزء من الجهاز العصبي المستقل الذي يتحكم في استجاباتنا للقتال أو الهروب [في حالة وجود خطر]. لقد وجد أنه إذا عمدنا إلى تحفيز الخلايا النجمية في هذه المنطقة من جذع الدماغ، فإننا نطلق الجزيء ATP. ثم يعمل الجزيء ATP على الخلايا العصبية في تلك المنطقة والتي تحفز بعد ذلك بنحو مباشر الجهاز العصبي السمبثاوي (الودي) Sympathetic nervous system، وتسبب زيادة في معدل ضربات القلب ومعدل التنفس وترفع ضغط الدم.
إذن ما وجدناه في هذه الدراسة هو أننا إذا استهدفنا تلك الخلايا النجمية المحددة بمغناطيسات دقيقة، رأينا الاستجابة نفسها التي رآها.

ما مزايا هذه التقنية؟
مارك ليثغو: يُستخدَم التحفيز العميق للدماغ Deep brain stimulation بقدر ملحوظ وبنجاح كبير في علاج مرض باركنسون والصرع والاكتئاب. لكن هذا ينطوي على إدخال قطبين طويلين عميقاً في مناطق معينة من الدماغ، ويتطلب إجراء جراحة عصبية معقدة وطويلة. وبعد ذلك يتبقى إجراء عملية ثانية يتعين فيها زرع القطبين الكهربائيين اللذين يخرجان من مؤخرة الرأس تحت الجلد في صندوق يعمل بالطاقة أسفل الترقوة. إن الفكرة البسيطة المتمثلة في القدرة على استخدام مغناطيس خارجي يمكن توصيله بالجسيمات للحصول على تأثير التحفيز الكهربائي نفسه هي جذابة حقاً لأنها لا تنطوي على تعقيدات الإجراء الجراحي العصبي الباضع Invasive.
الأمر الآخر مع التحفيز العميق للدماغ هو أنه سينشط أي شيء يتلامس معه، في حين أننا نحاول أن نكون محددين جداً وانتقائيين، ونستهدف فقط الخلايا النجمية.
يتشاو يو: الميزة الأخرى هي أن تطبيق تقنيتنا لا يستلزم تعديل الخلايا المستهدفة جينياً. في الوقت الحالي تتطلب بعض تقنيات التحكم في الخلايا الأكثر استخداماً، مثل التحفيز الضوئي الجيني Optogenetics والتحفيز الكيميائي الجينيي Chemogenetics، إدخال بروتين في غشاء الخلية للخلايا المستهدفة، عادةً بمساعدة فيروس. كانت هذه عقبة بسيطة أمام الانتقال الإكلينيكي وقادتنا إلى تطوير تقنيتنا.

ما الحالات التي يمكن أن تستخدم هذه التقنية في علاجها؟
يتشاو يو: إحداها هي الاكتئاب. نحن مهتمون بذلك نظراً إلى وجود بعض الأدلة القوية جداً في النمذجات الحيوانية تظهر أن الجزيء ATP الآتي من الخلايا النجمية له تأثيرات قوية مضادة للاكتئاب. ونظراً إلى أننا بيَّنا أنه يمكننا جعل الخلايا النجمية تطلق الجزيء ATP في أي منطقة دماغية نستهدفها، فإن تقنيتنا ستكون مرشحاً جيداً لتطوير علاجات للاكتئاب الشديد، وهو النوع المقاوم لمضادات الاكتئاب الشائعة. هذا أحد أكثر التطبيقات الواعدة من حيث التطوير الإكلينيكي في المستقبل القريب. ولكن هناك أشياء أخرى أيضاً، لأن الخلايا النجمية تضطلع بكل أنواع الأشياء في كل منطقة من الدماغ.
مارك ليثغو: يمكن استخدامه بعد السكتة الدماغية. نأمل أن يؤدي إطلاق الجزيء ATP إلى التخلص من بعض الجزيئات السامة التي تؤدي إلى الالتهاب ومن ثم تقليل الحجم الكلي للتلف الناجم عن السكتة الدماغية. قد يكون الأمر نفسه صحيحاً بالنسبة إلى الصرع كذلك. يجري علاج الصرع أيضاً [حالياً] عن طريق التحفيز العميق للدماغ، ويمكن أن نرى هذا كبديل.

ما الخطوات التالية؟
يتشاو يو: في شكلها الحالي ما زلنا في حاجة إلى حفر ثقب في الجمجمة وإدخال إبرة لحقن الجسيمات في منطقة الدماغ المستهدفة. ستكون خطوتنا التالية هي استخدام نهج أكثر تقدماً لتوصيل الجسيمات حتى لا نضطر إلى إجراء جراحة في الدماغ على الإطلاق. سيؤدي ذلك إلى تقليل الطابع الباضع لهذه التقنية.

مارك ليثغو: ما نبحث عنه هو باب سحري في الدماغ. يمكننا فعل ذلك بالموجات فوق الصوتية. يمكننا أن نقرر بالضبط ما أجزاء الدماغ التي نريد استهدافها، ثم نطلق موجات فوق صوتية مركزة عليها. يخلق هذا ضعفاً طفيفاً في بطانة الدماغ التي تنفتح فترة قصيرة من الوقت، ثم يمكن للجسيمات أن تسرع إلى الداخل، ولأن الأجسام المضادة موجودة عليها يمكنها أن ترتبط بالخلايا النجمية. ثم يُغلق الباب السحري ويمكننا الاضطلاع بالتنشيط المغناطيسي، كل ذلك بحقنة وريدية واحدة.