تشكل الأمراض العصبية التنكسية أحد أبرز التحديات الصحية في العصر الحديث، إذ يزداد انتشارها مع التقدم في العمر، بينما ما يزال تشخيص العديد منها يمثل تحديًا كبيرًا بسبب تشابه الأعراض السريرية بين الأمراض المختلفة. وتُعد الأمراض المرتبطة بتراكم البروتينات غير الطبيعية، مثل بروتين TDP-43 والأميلويد بيتا والتاو، داخل الجهاز العصبي من أكثر هذه الاضطرابات تعقيدًا، حيث يرتبط كل مرض بنوع معين من البروتينات المتجمعة التي تؤدي إلى تلف الخلايا العصبية، وظهور أعراض تؤدي إلى تدهور الوظائف الإدراكية والسلوكية. 

السؤال: هل يمكن تطوير طريقة حساسة للكشف عن تجمعات بروتين TDP-43 المرضية وقياسها بدقة؟ 

يُعد بروتين TDP-43 من العلامات المرضية الأساسية في حالات التنكس الفصي الجبهي الصدغي المرتبط به Frontotemporal Lobar Degeneration أو FTLD-TDP، إلا أن قياس الشكل المرضي المتجمع من هذا البروتين في السائل الدماغي الشوكي يظل صعبًا، بسبب انخفاض تركيزه واختلاطه بالبروتين الطبيعي الموجود بكمية كبيرة. فهل يمكن تطوير اختبار حساس وكمي للكشف عن تجمعات TDP-43 المرضية في السائل الدماغي الشوكي، وهل ترتبط مستويات هذه التجمعات بوجود المرض وشدته؟ 

المنهجية: تطوير واختبار تقنية dSAA للكشف عن تجمعات TDP-43 

طوَّر الباحثون تقنية رقمية جديدة تُعرف باسم digital seed amplification assay أو dSAA تهدف إلى الكشف عن تجمعات TDP-43 القادرة على تحفيز تكون تجمعات جديدة وقياسها بدقة. 

اعتمد الباحثون أولًا على جزء من بروتين TDP-43 يُعرف باسم TDP-C لإعداد مادة مرجعية تُستخدم في تطوير الاختبار. ثم أجروا سلسلة من التجارب لاختيار الظروف التي تحقق أفضل حساسية للاختبار، وأعدوا تجمعات بروتينيّة اصطناعيّة لاستخدامها بوصفها مراجع ومعايرات. 

تأتي الخطوة المحورية في الاختبار الرقمي dSAA عبر خلط عينات السائل الدماغي الشوكي مع البروتين الأساسي وصبغة فلورية، ثم توزيع الخليط على شريحة تحتوي على نحو 20 ألف حجرة نانوية. تعمل التجمعات المرضية من بروتين TDP-43 داخل هذه الحجرات كبذور لتُحفز تكون تجمعات جديدة من البروتين، والتي ترتبط بها الصبغة الفلورية لتُضيء الحجرات التي يحدث فيها التفاعل. 

أما مرحلة التقييم النهائية فتعتمد على تحليل رقمي وإحصائي، حيث يقوم برنامج حاسوبي، صُمم بلغة Python، بفحص الصور آليًا وتحديد نسبة الحجرات المضيئة. تُترجم هذه النسبة عبر منحنى معايرة بياني إلى تركيز دقيق للتجمعات البروتينية القادرة على تحفيز التكتل في العينة. ولضمان أقصى درجات الحيادية، أُجريت جميع القياسات تحت التعمية التامة بدون معرفة حالة المريض، ليتم بعدها مقارنة المرضى بالأصحاء وربط مستويات البروتين بمدى شدة الأعراض والخصائص السريرية. 

ارتفاع تجمعات TDP-43 لدى المرضى مقارنة بالأصحاء 

أظهرت النتائج أن الاختبار استطاع الكشف عن تجمعات بروتين TDP-43 وقياسها، إذ زادت الإشارة الفلورية كلما زادت كمية هذه التجمعات. وبعد ضبط ظروف الاختبار، جرّبه الباحثون على 40 عينة من السائل الدماغي الشوكي، شملت مرضى مصابين بأنماط وراثية ومتفرقة من FTLD-TDP، إلى جانب أشخاص أصحاء. 

وجد الباحثون أن مجموعة مرضى FTLD-TDP كانت لديهم تركيزات أعلى من تجمعات TDP-43 القادرة على تحفيز التكتل مقارنة بالأصحاء عندما جُمعت الأنواع المختلفة من المرض في تحليل واحد. وظهر الفرق بشكل أوضح لدى حاملي طفرات GRN. 

كما أظهرت النتائج أن هناك ارتباطًا بين ارتفاع تركيز هذه التجمعات وارتفاع درجة شدة المرض، أي أن المرضى الذين كانت حالتهم السريرية أشد أظهروا، في المتوسط، كميات أكبر من تجمعات TDP-43 القادرة على تحفيز التكتل. 

وعند استخدام عتبة أولية أو قيمة فاصلة للتمييز بين حالات FTLD-TDP وغيرها، بلغت حساسية الاختبار 87%، أي أنه تمكن من التعرف بصورة صحيحة إلى 87% من المرضى، بينما بلغت نوعيته 60%، أي أنه استطاع تحديد 60% من غير المصابين بصورة صحيحة. 

ماذا بعد؟

تشير هذه النتائج إلى أن الاختبار واعد في الكشف عن TDP-43 المرضي، لكنه قد يصنف بعض غير المصابين على أنهم مصابون. لذلك، ما يزال الاختبار في مرحلة البحث، ويحتاج إلى دراسات أكبر ومجموعات تحقق مستقلة قبل تقييم استخدامه في التشخيص أو متابعة تطور المرض. 

على الهامش: 

1. الأمراض العصبية التنكسية: أمراض تتضرر فيها الخلايا العصبية تدريجيًّا مع مرور الوقت، مثل ألزهايمر، وباركنسون، وبعض أنواع الخرف، مما يؤدي إلى تراجع وظائف مثل التفكير، أو الذاكرة، أو الحركة. 

4. بروتين TDP-43: بروتين يوجد طبيعيًّا داخل الخلايا ويساعد في تنظيم RNA، لكنه قد يتجمع بصورة غير طبيعية في بعض الأمراض العصبية. 

3. التنكس الفصي الجبهي الصدغي المرتبط ببروتين TDP-43 المرضي FTLD-TDP: مجموعة من الأمراض التنكسية التي تصيب بصورة أساسية الفصين الجبهي والصدغي من الدماغ، وترتبط بتراكم بروتين TDP-43، وقد تؤدي إلى تغيرات في السلوك، أو اللغة، أو التفكير. 

4. اختبار تضخيم البذور الرقمي dSAA: تقنية تفصل التفاعل إلى آلاف الحجرات الصغيرة، بحيث يمكن رصد كل حجرة على حدة، والكشف عن تجمعات البروتين القادرة على تحفيز تكوّن تجمعات جديدة. 

5. التعمية: إجراء لا يعرف فيه القائمون على القياس ما إذا كانت العينة تعود إلى مريض أو شخص سليم، بهدف تقليل التحيز. 

6. طفرة GRN: تغير وراثي في جين GRN قد يرتبط ببعض أشكال التنكس الفصي الجبهي الصدغي المرتبط ببروتين TDP-43 المرضي.