المتحدث 1: مرحبًا بكم في بودكاست "Where Cures Begin" التابع لمعهد Salk ، حيث يتحدث العلماء عن الاكتشافات مع مضيفيك ، Allie Akmal و Brittany Fair.
معرض بريتاني: يقوم الدكتور ألين بالتحقيق في كيفية تكوين الدماغ ووظائفه بشكل طبيعي ويختل في أمراض مختلفة مثل مرض التوحد ومرض الزهايمر.
معرض بريتاني: تركز معظم الأبحاث حول الدماغ على الخلايا العصبية ، لكن الدكتور ألين يتخذ نهجًا فريدًا من خلال سؤاله عن كيفية تنظيم الخلايا غير العصبية في الدماغ المسماة الخلايا النجمية وظائف الدماغ.
معرض بريتاني: دكتور ألين ، هل يمكنك أن تخبرنا قليلاً عما تدرسه هنا في سالك؟
نقولا ألين: لذلك ، في مختبري ، نريد حقًا أن نفهم عقلك ، وعندما نفكر في الدماغ ، نريد أن نفهم كيف يتشكل هذا العضو المذهل أثناء التطور ، وكيف يعمل طوال الحياة ، وكيف يمكن أن يستمر خطأ في العديد من الأمراض المختلفة. لذا ، إذا فكرت في دماغك ، فلديك بلايين من الخلايا العصبية. هذه خلايا قابلة للإثارة كهربائيًا وتتواصل مع بعضها البعض.
معرض بريتاني: واو ، بلايين.
نقولا ألين: المليارات ، نعم ، وهم يشفرون كل أفكارك وأفعالك. والطريقة التي يتواصلون بها هي إجراء اتصالات خاصة مع بعضهم البعض تسمى نقاط الاشتباك العصبي ، وفي الواقع ، يمتلك دماغك البشري تريليونات من نقاط الاشتباك العصبي. إذن ، مليارات الخلايا العصبية وتريليونات الوصلات. تخيل أن الدماغ يتشكل ، وكيف يدير للخلايا العصبية اليمنى للعثور على الشريك المناسب ، بحيث يمكن لعقلك أن يعمل بشكل صحيح طوال الحياة هو سؤال معقد حقًا.
معرض بريتاني: يبدو الأمر كما لو أن كل خلية عصبية تمد ذراعيها ، وتبحث عن خلايا عصبية أخرى لتمسك بيدها وتجري اتصالات.
معرض بريتاني: ما هو النهج الذي تتبعه لدراسة التطور العصبي؟
نقولا ألين: نعلم أن لدينا بلايين من الخلايا العصبية ، ولكن ما لا يدركه معظم الناس هو أنه بالإضافة إلى هذه الخلايا العصبية ، هناك نوع آخر من الخلايا يسمى الخلايا الدبقية ، وفي الواقع يوجد عدد متساوٍ من الخلايا الدبقية في دماغك مثل الخلايا العصبية. لذلك ، في مختبري نعمل على أحد هذه الأنواع من الخلايا الدبقية تسمى الخلايا النجمية. يطلق عليهم اسم الخلايا النجمية بسبب شكلها. تبدو مثل النجوم. لديهم العديد والعديد من العمليات التي تخرج وتلمس الخلايا العصبية ، وقد أظهرنا أن هذه الخلايا النجمية في الواقع تتحدث إلى الخلايا العصبية وتخبرهم بكيفية الاتصال ببعضهم البعض ، ومن ثم يوجهون أيضًا كيفية عمل الاتصالات.
معرض بريتاني: ما هو أحد الاختلافات الرئيسية بين الخلايا النجمية والخلايا العصبية؟
نقولا ألين: الخلايا العصبية ، هي الخلايا التي تستخدم النشاط الكهربائي للتواصل مع بعضها البعض. إنها الخلايا التي ، عندما يكون لديك فكرة أو تريد القيام بشيء ما أو القيام بعمل ما ، فهذه هي الخلايا التي تقوم بهذه الوظيفة ، لكنها لا تستطيع القيام بذلك بمفردها. لذا ، الخلايا النجمية التي يتفاعلون معها ، ليس لديهم هذا النشاط الكهربائي ، هذه الإشارات الكهربائية ، لكنهم يشتركون في نفس الإشارات الكيميائية التي تستخدمها الخلايا العصبية. لذلك في الواقع عندما ترسل الخلايا العصبية إشارات إلى بعضها البعض باستخدام مواد كيميائية مثل المرسلات العصبية ، فإن الخلايا النجمية أيضًا تستشعر هذا وتستجيب له ، ومن ثم يمكنها التحدث مرة أخرى إلى الخلايا العصبية والتحكم فعليًا على مستوى عالمي في كيفية عمل الخلايا العصبية.
معرض بريتاني: وأنا أعلم أن أحد الأشياء التي وجدها مختبرك هو أنه يتم أيضًا إفراز بروتينات مختلفة واستخدامها للتواصل بين الخلايا النجمية. أم أنها خلية نجمية للتواصل بين الخلايا العصبية؟
نقولا ألين: يمين. لذا ، فإن معظم العمل الذي قمنا به حتى الآن هو النظر في اتصال الخلايا النجمية إلى الخلايا العصبية ، ولكن يمكنك أن تتخيل في المستقبل ، والتفكير في كيفية إرسال هذه الخلايا لبعضها البعض سيكون بنفس الأهمية.
نقولا ألين: وجدنا إشارة واحدة ، وهي بروتين يسمى glypican 4 والذي في الدماغ الصغير يوجه الخلايا العصبية لإجراء الاتصالات الأولى.
معرض بريتاني: Glypican 4 هو بروتين قد يلعب دورًا في التحكم في انقسام الخلايا وتنظيم النمو في الجهاز العصبي المركزي.
نقولا ألين: لذلك ، عندما تتشكل الخلايا العصبية للتو وتتطلع إلى العثور على الشريك المناسب ، فهذه إشارة من الخلايا النجمية تخبرهم الآن أنه المكان المناسب والوقت المناسب ، ويجب أن تبدأ في الاتصال.
نقولا ألين: ثم في الآونة الأخيرة ، حددنا بروتينًا ثانيًا ، شيء يحدث في دماغ البالغين ، يسمى Chrdl1 ، وهذا يفعل شيئًا مختلفًا. لذلك ، هذا هو التمثيل ، بمجرد أن تكون هذه الروابط موجودة بالفعل ، فإنها تجعلها مستقرة وناضجة وتقول ، حسنًا ، أنت في المكان المناسب ، لذلك الآن ستبقى هنا وستكون وسيلة اتصال فعالة طوال الحياة.
معرض بريتاني: يعمل Chrdl1 بشكل أساسي على إخبار الدماغ أنه أصبح بالغًا والتوقف عن التصرف مثل المراهق.
نقولا ألين: لذلك ، نحن متحمسون لهذا لأنه في الواقع على الجانب الآخر ، ما يحدث هو من خلال تثبيت هذا الاتصال ، ما فعلته في الواقع هو منع اللدونة.
معرض بريتاني: ما تعنيه بالمرونة هو أن الدماغ ليس ثابتًا ، ومع تقدمك في العمر ، يمتلك الدماغ هذه القدرة المذهلة على الاستمرار في إنشاء خلايا عصبية جديدة ووصلات جديدة بين تلك الخلايا العصبية.
نقولا ألين: لذلك ، أنت الآن تمنع الخلايا العصبية من إعادة البناء حتى لو كانت ترغب في ذلك. وما وجدناه بالفعل هو أنه إذا تخلصت من هذه الإشارة في الدماغ ، فعندئذٍ لديك الآن مرونة موجودة طوال الحياة. لذلك نحن مهتمون جدًا بالتفكير في المستقبل ، كيف يمكننا استخدام هذه المعرفة بإشارات محددة إما تحفز مشابكًا عصبية جديدة أو تثبت المشبك ، كيف يمكننا التفكير في استخدامها كعلاجات محتملة في اضطرابات مختلفة حيث لا تعمل المشابك على وجه صحيح.
معرض بريتاني: هل يمكن أن يكون البروتين Chrdl1 مسؤولاً عن بعض هذه الاضطرابات؟
نقولا ألين: نعم.
معرض بريتاني: إذن كيف تدرس شيئًا مثل إشارات البروتين في الخلايا النجمية في الدماغ؟
نقولا ألين: لذلك ، نحن نبسط الأشياء. نضع الخلايا العصبية والخلايا النجمية في طبق. يمكننا زراعتها خارج الجسم. وبعد ذلك يمكننا أن ننظر إلى وظيفة هذه الخلايا العصبية بمفردها أو هذه الخلايا النجمية بمفردها. لذلك ، مع الخلايا النجمية ، يمكننا زراعتها بمفردها ، وما نقوم به في الواقع هو أنه يمكننا جمع كل ما يطلقونه في الوسائط التي ينمون فيها. نسمي ذلك السر. ثم بالعمل هنا في الواقع مع زملائنا في قياس الطيف الكتلي في المركز ، يمكننا بعد ذلك في الواقع تحليل واكتشاف كل بروتين يتم إطلاقه.
معرض بريتاني: لفهم كيفية نمو الخلايا النجمية في مختبر ألين بشكل أفضل ، التقينا بأحد زملاء ما بعد الدكتوراه للدكتور ألين ، الدكتورة إيلينا بلانكو سواريز للقيام بجولة في المختبر.
إيلينا بلانكو سواريز: مرحبًا بكم في معمل ألين. لذا ، يمكننا الذهاب إلى غرفة الفيزيولوجيا الكهربية. هذا خاص جدًا بمختبرات علم الأعصاب مثل معاملنا ، وما يفعلونه هنا أساسًا هو دراسة السمات الكهربائية للخلايا العصبية. يمكن للخلايا العصبية أن تتواصل من خلال الإشارات الكهربائية ، لذلك في بعض الأحيان نريد قياس ذلك.
معرض بريتاني: وكيف يساعد إعداد الفيزيولوجيا الكهربية هذا العلماء على إطلاع العلماء على كيفية تواصل الخلايا العصبية مع بعضها البعض؟
إيلينا بلانكو سواريز: لذلك ، يمكن لطبيب الفيزيولوجيا الكهربية قراءة جميع الإشارات التي تصلهم من الخلايا العصبية الخاصة بهم. لذلك ، يمكنهم قياس التيار ، والجهد ، وقياس سعة الإشارة ، وتردد تلك الإشارات ، واعتمادًا على الظروف التي تخضع لها هذه الخلايا العصبية في تجربتك ، ستختلف هذه الخصائص المختلفة.
معرض بريتاني: لذا ، نحن الآن نأتي إلى مكتب الدكتورة بلانكو سواريز وسننظر في بعض الصور التي التقطتها للخلايا النجمية التي تدرسها.
إيلينا بلانكو سواريز: إذن ، هذه الصورة ، هذه كل الطبقات من القشرة ، من القشرة البصرية. لذا ، ما كنت أحاول فعله هو العثور على علامة جيدة للخلايا النجمية. لذلك ، قمنا باختبار تسميات مختلفة هنا ، وعلامات مختلفة ، وهذا يجعل الخلايا النجمية لدينا تتألق.
معرض بريتاني: تبدو هذه حرفيًا وكأنها صورة لمجرة من النجوم وقد وضعت للتو علامة X صغيرة جدًا على النجوم. هل ارتديتها يدويًا؟
إيلينا بلانكو سواريز: نعم. هذه التجارب الخاصة كانت يدوية. لذا فهي تتطلب الكثير من الصبر.
معرض بريتاني: ماذا يخبرك هذا؟ لماذا تريد الحصول على هذه المعلومات؟
إيلينا بلانكو سواريز: لأنه في الوقت الحالي ليس لدينا أي علامات درجات للخلايا النجمية ويحاول الناس العمل على إيجاد أفضلها. يمكنني أن أريكم أين أخذنا هذه الصور في غرفة المجهر.
معرض بريتاني: أوه ، رائع!
إيلينا بلانكو سواريز: هذا هو مجهر epifluorescence لدينا. نضع هذه الملصقات على شرائح الدماغ لتمييز البروتينات المختلفة في الخلايا. نقوم بذلك باستخدام علامات الفلورسنت. يمكننا أن نرى على الشاشة صورة واحدة مأخوذة للتو من شريحة الدماغ هذه.
معرض بريتاني: يبدو لي مثل حفنة من الجنس.
إيلينا بلانكو سواريز: هذه هي الخلايا العصبية ، جسد الخلايا العصبية ، ولهذا السبب ترى فقط [غير مسموع 00:08:44] وليس كل التشعبات أو المحاور الخارجة ، لأنها تحدد فقط البروتين الموجود بشكل أساسي في الجسم العصبي.
معرض بريتاني: بحلول الوقت الذي تدخل فيه الغرفة لاستخدام المجهر وتنظر فعليًا إلى شريحة الدماغ هذه ، يكون هذا عادةً في نهاية التجربة ، أليس كذلك؟
إيلينا بلانكو سواريز: نعم.
معرض بريتاني: هل أنت متحمس للدخول إلى هذه الغرفة ورؤية ما لديك؟
إيلينا بلانكو سواريز: نعم ، ولكن يمكن أن يكون الأمر محبطًا للغاية لأنه يمكنك القدوم ولا يوجد شيء هناك وهناك العديد من الخطوات المختلفة التي كان من الممكن أن تفشل وعليك محاولة اكتشافها. عليك أن تعود وتفكر ، حسنًا ، ما الخطأ الذي حدث الآن بالنظر إلى شريحة الدماغ هذه وهي ليست متألقة. لا أستطيع أن أرى شيئا. ماذا حدث؟
معرض بريتاني: في الجولة التقينا أيضًا بإيزابيل سالاس. هي باحثة ما بعد الدكتوراه في مختبر ألين. كان الدكتور سالاس يفحص صورة دماغ على شاشة الكمبيوتر.
إيزابيل سالاس: إذن ، هذا هو الحُصين. هذه منطقة في الدماغ مهمة للتعلم والذاكرة وتتأثر مبكرًا بمرض الزهايمر. ومن ثم سنقوم بتسلسل هذه الحمض النووي الريبي لنرى تغيراتها في تعبير الجينات في نموذج ألزهايمر مقابل عناصر التحكم.
معرض بريتاني: يأمل الدكتور سالاس في الكشف عن مسارات وجينات جديدة تتأثر بمرض الزهايمر.
معرض بريتاني: حسنًا ، شكرًا جزيلاً لك على الجولة التي قام بها الدكتور بلانكو سواريز في مختبر Allen Lab.
إيلينا بلانكو سواريز: شكرا.
معرض بريتاني: إنه لمن دواعي سروري المطلق ومثير للاهتمام للغاية أن نرى مكان إجراء كل هذا العمل.
معرض بريتاني: يعد التنكس العصبي أحد المجالات الرئيسية التي يركز عليها مختبر ألين.
نقولا ألين: نعم ، إذن بالنظر إلى دور الخلايا النجمية ومرض الزهايمر والشيخوخة بعدة طرق مختلفة. في الدماغ المتقدم في السن ، تتغير الخلايا النجمية وتقوم في الواقع بتشغيل مسارات قد تسبب في الدماغ الشاب فقدان نقاط الاشتباك العصبي. لذلك ، نعتقد أنهم مسؤولون جزئيًا عن فقدان الوظيفة المشبكية التي شوهدت فقط في الشيخوخة الطبيعية. لذا ، بناءً على هذا ، نحن مهتمون الآن بالسؤال ، حسنًا ، هل هذا يحدث أيضًا في التنكس العصبي؟ هل هذا شيء يحدث أيضًا في مرض الزهايمر؟ لذلك ، نحن نسأل حقًا هل هذا النوع من التغييرات في الخلايا النجمية مع تقدم العمر ، جزء مما يسمح للخرف بالتقدم في الشيخوخة؟ هل هم لاعبون نشيطون في حالة فقدان المشبك؟ هل يمكننا أن نفعل شيئًا مفيدًا مع ذلك في الشيخوخة أو التوليد العصبي؟ إذن ، هل يمكننا عكس أو منع بعض فقدان هذا المشبك؟
معرض بريتاني: يصيب مرض الزهايمر ما يقرب من 3 ملايين شخص في الولايات المتحدة كل عام. وهذا العدد آخذ في الازدياد.
معرض بريتاني: عادة عندما نفكر في مرض الزهايمر ، تفكر في أميلويد بيتا أو تاو ، لذا فإن منظور أو زاوية الخلية النجمية هذا يبدو جديدًا للغاية.
نقولا ألين: بعض المخاطر الجينية ، بالنسبة لمرض ألزهايمر ، أظهرت بالفعل أنه ليس فقط الخلايا النجمية ، ولكن أيضًا الخلايا الدبقية الصغيرة أو أي نوع آخر من الخلايا الدبقية الموجودة في الدماغ يمكن أن تكون بالفعل بعض الخلايا التي يقوم عليها. بعض التغييرات التي تجري. لذلك ، أعتقد أنه وقت مثير للتواجد في هذا المجال البحثي لأن الناس يدركون ، بوضوح ، أن الأميلويد بيتا وتاو مهمان ، ولكن ربما هناك مسارات أخرى يمكننا تجربتها واستهدافها لمحاولة الحصول على بعض المساعدة في هذا المرض.
معرض بريتاني: وهو أيضًا مثير للاهتمام لأنه عندما تفكر في الدماغ، أعتقد أن الكلمة التي تتبادر إلى ذهنك أولاً هي على الأرجح العصبون. لذا، إذا كان لدينا كميات متساوية من الخلايا الدبقية، أي الخلايا النجمية في هذا البحث، فلماذا تم تجاهل الخلايا الدبقية؟
نقولا ألين: لذا ، أعتقد أن أحد الأسباب هو فقط ، أعني أن الخلايا العصبية مثيرة. من الرائع الدراسة. يمكنك بالفعل تسجيل نشاطهم في الوقت الفعلي. لذلك ، إنه أمر مدهش حقًا. يمكنك حقًا رؤية ما يحدث. إنها قراءة مباشرة لوظيفة الدماغ. لذا ، أعتقد أن جزءًا منه هو عدم قدرتنا على قياس تلك الأشياء نفسها في الخلايا النجمية.
نقولا ألين: لذا ، نقص الأدوات المتاحة لنا لرصد ما تفعله هذه الخلايا حقًا لأنها لا تمتلك هذا النشاط الكهربائي. بدا الأمر وكأنهم لم يفعلوا أي شيء ولكن اتضح عندما بدأت في النظر إليهم ، أحد زملائنا ، أكسل نيميرجان ، هنا في سالك ، يمكنه مراقبة نشاط الخلايا النجمية في الوقت الفعلي من خلال النظر إلى إشارة أخرى ، الزيادة في مستويات الكالسيوم. لذا ، فإن العمل من مختبرات مثله يظهر الآن في الواقع أن هذه الخلايا متورطة في عمليات النشاط العصبي المستمرة هذه. إنه فقط على نطاق أبطأ. لذلك أعتقد أنه بمجرد أن نبدأ في التفكير فيهم كأنواع منفصلة من الخلايا ، كما هي ، والتوصل إلى أدوات لرصدهم فعليًا على وجه التحديد ، عندها سنحصل على المزيد من المعلومات حول ما يفعلونه في مخ. هناك الكثير لاستكشافه وأعتقد أن Salk مكان رائع لذلك لأن لدينا عددًا من المجموعات المختلفة التي تعمل في هذا المجال.
معرض بريتاني: بالإضافة إلى بحثك ، أردت فقط أن أتعلم المزيد عنك وعن حياتك المهنية لأصبح عالم أعصاب.
معرض بريتاني: لذا ، هل تعلم دائمًا أنك تريد أن تصبح عالم أعصاب؟
نقولا ألين: لطالما أحببت علم الأحياء. ليس بالضرورة علم الأعصاب ، لكنني دائمًا ما استمتعت بعلم الأحياء في المدرسة الثانوية. ثم في الجامعة ، نفس الشيء ، علم الأحياء ، ثم أصبحت مهتمًا جدًا بعلم الأعصاب وعلم المناعة تمامًا كما أعتقد ، مجالين من المجالات التي لا يزال هناك الكثير لتعلمهما ، بشكل أساسي ، وهذا ما ركزت عليه.
نقولا ألين: أعتقد أن الجزء المفضل لدي لكوني عالمًا بشكل عام هو الاكتشاف فقط. لذلك ، يمكنك الخروج بأفكار ، ولديك فرضية ، والدخول واختبارها ، ثم الحصول على إجابة. وبين الحين والآخر يكون لديك تقدم كبير وهو مثير للغاية.
نقولا ألين: عندما اكتشفنا لأول مرة تأثير البروتين الجليبيكي على نقاط الاشتباك العصبي ، كان ذلك بعد سنوات من العمل. ولكن عندما تحصل أخيرًا على هذا الاختراق ، فهذا يوم رائع ويؤدي بعد ذلك إلى العديد والعديد من النتائج.
معرض بريتاني: هل لديك أي نصيحة للعلماء الشباب الطموحين؟
نقولا ألين: أعتقد أنه عليك التأكد من أنك تفعل شيئًا تستمتع به. لقد تحدثت للتو عن جزء من الشيء الذي يجعلك تستمر كعالم هو الإثارة لأنه قد يستغرق وقتًا طويلاً قبل أن تحصل على تقدم كبير. لذلك ، أعتقد أن المثابرة مهمة ولديها أيضًا ، مع وضع هذا الهدف الأكبر في الاعتبار دائمًا. لذا فكر في سبب قيامك بذلك ، وما الذي يدفعك ، وتأكد من أنه يحفزك.
معرض بريتاني: إذن ، ما المدة التي يستغرقها أحد مشاريعك البحثية النموذجية من التفكير في الفكرة إلى نشر مقال بالفعل؟
نقولا ألين: لذلك ، من المحتمل أن تستغرق كل ورقة في المختبر أربع أو خمس سنوات من البداية إلى النشر النهائي. لذا ، نعم ، عليك المثابرة لأنه في غضون ذلك هناك بضع لحظات من Eureka واختراق ، ولكن بعد ذلك الكثير من الأشياء المتبقية هو التأكد من أنك على حق.
معرض بريتاني: عندما تصادف إحدى هذه النتائج الأكثر إثارة ، هل تجد نفسك تشعر بالرهبة في تلك اللحظة؟
نقولا ألين: لا أعرف شيئًا عن الرهبة ، لكن بالتأكيد "يا هلا!".
معرض بريتاني: وتحدثت قليلاً عن مستقبل عملك ، ولكن ما هو المستقبل الشامل الأكثر شمولاً لأبحاث الخلايا النجمية؟
نقولا ألين: أعتقد أنه وقت رائع للتواجد في هذا المجال لأن المزيد والمزيد من علماء الأعصاب يدركون أنه إذا كنت ستفهم الدماغ بشكل كامل ، سواء كان في مرحلة التطور أو وظيفة البالغين أو في المرض ، فعليك التفكير في الدماغ كله. لذا ، كل الخلايا التي تتفاعل معها الخلايا العصبية. لذلك ، أعتقد أنه من المثير بالنسبة لنا أن نكون في هذه المنطقة نبحث في الخلايا النجمية لأننا الآن نفكر حقًا في كيفية استخدام هذه الخلايا علاجياً سيكون أمرًا مهمًا حقًا.
معرض بريتاني: شكرا لانضمامك إلينا اليوم، دكتور ألين. كان من دواعي سروري وجودك. كان من الرائع أن أكون هنا. انضم إلينا في المرة القادمة للحصول على المزيد من علوم السالك المتطورة.
في سالك، يعمل العلماء المشهورون عالميًا معًا لاستكشاف أفكار كبيرة وجريئة بدءًا من السرطان وحتى مرض الزهايمر، ومن الشيخوخة إلى تغير المناخ. "حيث يبدأ العلاج" هو إنتاج مكتب الاتصالات التابع لمعهد سالك.