لقد اكتشف العلماء للتو كيف يبني الدماغ نفسه

تكشف الشاشة الجينية الشاملة كيفية بناء الدماغ وتكشف عن جين مخفي وراء اضطراب دماغي لدى الأطفال تم اكتشافه حديثًا.

ما هي الجينات التي توجه الخلايا الجذعية الجنينية أثناء تحولها إلى خلايا دماغية، وماذا يحدث عندما تنهار هذه العملية؟ دراسة جديدة نشرت اليوم (5 يناير) في علم الأعصاب الطبيعي يأخذ خطوة كبيرة نحو الإجابة على هذه الأسئلة. أدار البحث البروفيسور ساغيف شيفمان من معهد علوم الحياة في الجامعة العبرية في القدس، بالتعاون مع البروفيسور بيناز يالسين من INSERM، فرنسا. استخدم الفريق معًا تجارب تعطيل الجينات واسعة النطاق بتقنية كريسبر لتحديد الجينات الضرورية لنمو الدماغ المبكر.

رسم خرائط الجينات التي تبني الدماغ

كان هدف الدراسة بسيطًا ولكنه طموح: تحديد الجينات الضرورية لتطور خلايا الدماغ بشكل صحيح.

وللقيام بذلك، استخدم الباحثون أدوات تحرير الجينات كريسبر لإغلاق ما يقرب من 20 ألف جين فردي بشكل منهجي. تم إجراء هذه التجارب على الخلايا الجذعية الجنينية أثناء انتقالها إلى خلايا المخ. ومن خلال تعطيل الجينات واحدة تلو الأخرى، تمكن العلماء من ملاحظة أي الجينات تعتبر حاسمة بالنسبة للخلايا لكي تصبح خلايا عصبية بنجاح.

سمح هذا النهج للفريق برسم المراحل الرئيسية للتمايز العصبي وتحديد 331 جينًا مطلوبًا لتكوين الخلايا العصبية. ولم يتم ربط العديد من هذه الجينات من قبل بنمو الدماغ المبكر. وتساعد النتائج في تسليط الضوء على الجذور الوراثية لحالات النمو العصبي، بما في ذلك التغيرات في حجم الدماغ، والتوحد، وتأخر النمو.

سبب وراثي جديد لاضطراب نمو الدماغ

وكان أحد أهم الاكتشافات في الدراسة هو تحديد الجين المسمى PEDS1 كسبب لاضطراب النمو العصبي غير المعترف به سابقًا.

يعد PEDS1 ضروريًا لإنتاج البلازمالوجينات، وهو نوع متخصص من الدهون الفوسفاتية الغشائية المتوفر بكثرة بشكل خاص في المايلين، وهي الطبقة الدهنية التي تعزل الألياف العصبية. وأظهرت شاشة كريسبر أن PEDS1 يلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في تكوين الخلايا العصبية، وأن فقدان هذا الجين يؤدي إلى دماغ أصغر. وبناءً على هذه النتائج، اشتبه الباحثون في أن عيوب PEDS1 يمكن أن تتداخل مع نمو الدماغ لدى الأشخاص أيضًا.

تم تأكيد هذا الشك من خلال الاختبارات الجينية لعائلتين غير مرتبطتين. وفي كلتا الحالتين، وجد أن الأطفال الذين يعانون من أعراض نمو حادة يحملون طفرة نادرة في PEDS1. أظهر الأطفال المتأثرون تأخرًا في النمو مع انخفاض حجم الدماغ.

تأكيد دور PEDS1 في تكوين الدماغ

ولاختبار مباشر ما إذا كان فقدان PEDS1 يسبب هذه التأثيرات، قام الباحثون بتعطيل الجين في النماذج التجريبية. وأكدت النتائج أن PEDS1 مطلوب لنمو الدماغ الطبيعي. وبدونها، تفشل الخلايا العصبية في التشكل والهجرة بشكل صحيح، مما يساعد في تفسير الأعراض التي تظهر لدى الأطفال المصابين بالطفرة.

يشرح البروفيسور ساغيف شيفمان من كلية الرياضيات والعلوم الطبيعية في الجامعة العبرية: “من خلال تتبع تمايز الخلايا الجذعية الجنينية إلى خلايا عصبية والتعطيل المنهجي لجميع الجينات في الجينوم تقريبًا، أنشأنا خريطة للجينات الأساسية لنمو الدماغ. يمكن أن تساعدنا هذه الخريطة على فهم أفضل لكيفية تطور الدماغ وتحديد الجينات المرتبطة باضطرابات النمو العصبي التي لم يتم اكتشافها بعد. تحديد PEDS1 كسبب وراثي لضعف النمو لدى الأطفال، و وتوضيح وظيفتها، يفتح الباب أمام تحسين التشخيص والاستشارة الوراثية للعائلات، وقد يدعم في النهاية تطوير العلاجات المستهدفة.

كيف تشكل مسارات الجينات أنماط الوراثة

وكشفت الدراسة أيضًا عن أنماط أوسع قد تساعد في تفسير كيفية وراثة اضطرابات الدماغ المختلفة. غالبًا ما ترتبط الجينات المشاركة في التحكم في الجينات الأخرى، مثل تلك التي تنظم النسخ والكروماتين، بالاضطرابات السائدة. في هذه الحالات، يمكن أن تكون طفرة في نسخة واحدة فقط من الجين كافية للتسبب في المرض.

في المقابل، تميل الاضطرابات المرتبطة بالجينات الأيضية، بما في ذلك PEDS1، إلى أن تكون متنحية. وهذا يعني أنه يجب تغيير نسختي الجين، وعادة ما يحمل كل من الوالدين نسخة واحدة متحولة. إن فهم هذا الارتباط بين الوظيفة البيولوجية والميراث قد يساعد الباحثين والأطباء على تحديد الجينات المرضية المرشحة وتحديد أولوياتها بشكل أفضل.

رؤى في مرض التوحد وتأخر النمو

أنشأ الباحثون أيضًا “خريطة أساسية” توضح متى تكون جينات معينة مطلوبة أثناء التطور. ساعدت هذه الخريطة في توضيح الاختلافات بين مرض التوحد وتأخر النمو على المستوى البيولوجي.

كانت الجينات الأساسية في العديد من مراحل التطور مرتبطة بقوة أكبر بتأخر النمو. وفي الوقت نفسه، كانت الجينات التي لها أهمية خاصة أثناء تكوين الخلايا العصبية مرتبطة بشكل أوثق بالتوحد. تساعد هذه النتائج في تفسير سبب تسبب الاضطرابات الجينية المختلفة في ظهور أعراض متداخلة وتعزيز فكرة أن التغيرات أثناء نمو الدماغ المبكر تلعب دورًا في مرض التوحد.

البيانات المفتوحة لدعم الأبحاث المستقبلية

تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الإسرائيلية (ISF)، وبرنامج المعهد الواسع لمؤسسة ISF، وبرنامج الأبحاث الطبية الحيوية MAVRI.

ولإتاحة النتائج على نطاق واسع، أطلق الفريق حملة قاعدة بيانات مفتوحة على الإنترنت تحتوي على نتائج الدراسة، مما يسمح للباحثين حول العالم باستكشاف البيانات.

وأضاف البروفيسور شيفمان: “كانت هذه فكرة ممتازة من طالبة الدكتوراه ألانا أميلان، التي نفذت جزءًا كبيرًا من الدراسة وأنشأت أيضًا الموقع الإلكتروني. أردنا أن تخدم نتائجنا المجتمع العلمي بأكمله، وتدعم العمل المستمر على الجينات التي حددناها وتساعد الباحثين على تحديد جينات إضافية مرتبطة باضطرابات النمو العصبي”.

خريطة طريق لأبحاث تنمية الدماغ

بشكل عام، تقدم الدراسة واحدة من أكثر الخرائط الجينية شمولاً حتى الآن لتطور الجهاز العصبي المبكر. كما أنه يسلط الضوء على الأساس الجزيئي للاضطراب الذي تم تحديده حديثًا والذي يعطل نمو الدماغ.

قد تعمل هذه الاكتشافات على تحسين التشخيص الوراثي للعائلات المتضررة من حالات النمو العصبي وتساعد في وضع الأساس للبحث المستقبلي في استراتيجيات الوقاية والعلاج.

المرجع: “تكشف شاشات CRISPR المعطلة عن الجينات والمسارات الأساسية للتمايز العصبي وتورط PEDS1 في النمو العصبي” 5 يناير 2026، علم الأعصاب الطبيعي.
هم 10.1038/s41593-025-02165-0

الأبحاث: إله أملان، شيبان سي. كولانديس، سعير س. حمادة، ناليم، ساليم، كاليم دفيرون، مودرر-روتوف-روتاز، كوه-شين شيناز يالتشين.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.