Μοριακή Νευροβιολογία: Πρόσφατες εξελίξεις και προοπτικές

Οι εξελίξεις, τα τελευταία χρόνια, στο χώρο των Βιοΐατρικών Επιστημών έχουν πάρει εκρηκτικές διαστάσεις. Σημαντικές επιτυχίες σε όλους τους τομείς διαδέχονται η μια την άλλη με τέτοιο ρυθμό, που είναι πια δύσκολο ακόμα και για τον ειδικό επιστήμονα να παρακολουθήσει τα γεγονότα. Η κατανόηση των βασικών λειτουργιών του κυττάρου, που είναι ο δομικός λίθος κάθε έμβιου οργανισμού, σε συνδυασμό με την αναγνώριση γονιδίων που εμπλέκονται σε γενετικές ανωμαλίες και σε πολλές μορφές καρκίνου, έχουν δώσει στον άνθρωπο δυνατότητες, χωρίς προηγούμενο για πρόγνωση και θεραπεία ολοένα και περισσότερων παθολογικών καταστάσεων. Για τον λόγο αυτό, αλλά και για πολλούς άλλους, ίσως όχι το ίδιο δημοφιλείς, οι συνέπειες της έρευνας στις Βιοεπιστήμες πάνω σχεδόν σε κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα θα είναι καταλυτικές. Με τις σημερινές πειραματικές δυνατότητες, κάθε καλά ορισμένο ερώτημα που αφορά το ρόλο οποιουδήποτε γονιδίου είναι εύκολο να απαντηθεί με λίγες εβδομάδες πειραματισμού στο εργαστήριο. Ποιο θα είναι λοιπόν το επόμενο μεγάλο στοίχημα για τη Βιολογία;

Μεγάλο μέρος της ανάπτυξης του ανθρώπου, αποτελεί η δημιουργία του νευρικού συστήματος με κεντρικό όργανο τον εγκέφαλο. Πρόκειται για ένα συγκρότημα από περίπου 100 δισεκατομμύρια εξειδικευμένα νευρικά κύτταρα, με πολλαπλούς και κρίσιμους ρόλους. Εκτός από τη ρύθμιση του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος και την επίβλεψη άλλων οργάνων, μερικές από τις “ανώτερες” λειτουργίες του νευρικού συστήματος είναι η αντίληψη και η ακριβής αντανάκλαση του εξωτερικού περιβάλλοντος, η αποθήκευση πληροφορίας, η φαντασία, η αφαίρεση και η συνείδηση. Τα οφέλη από τη μελέτη του νευρικού συστήματος δεν περιορίζονται μονάχα στον κορεσμό της περιέργειας μας για το πώς λειτουργεί ο εγκέφαλος. Όπως θα δούμε παρακάτω, τα αποτελέσματα της προσπάθειας έχουν ήδη συμβάλει στην αντιμετώπιση πάρα πολλών ασθενειών και ανωμαλιών που αφορούν το νευρικό σύστημα και που μπορούν να έχουν πραγματικά τραγικές συνέπειες στην ποιότητα ζωής του ανθρώπου. Οι συνθήκες για τη έρευνα με στόχο την κατανόηση της λειτουργίας του νευρικού μας συστήματος είναι σήμερα πιο ώριμες από ποτέ. Τα ερωτήματα είναι πάντα δύσκολα, αλλά τουλάχιστον οι πρόσφατες τεχνολογικές εξελίξεις έχουν προσθέσει αρκετές νέες και ευφυείς μεθόδους παρατήρησης της δραστηριότητας του εγκεφάλου, στο οπλοστάσιο του σύγχρονου νευροβιολόγου. Η προσέγγιση αυτή, έχει ήδη αποδώσει σημαντικούς καρπούς σε πολλά επίπεδα της λειτουργίας του εγκεφάλου. Τα συμπεράσματα από την έρευνα έχουν βρει εφαρμογές στην αντιμετώπιση αρκετών ασθενειών ή άλλων παθολογικών καταστάσεων του νευρικού συστήματος.

Οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας, η νόσος Alzheimer’s, η νόσος Parkinson’s και η νόσος Huntington’s είναι μερικές από τις πιο σοβαρές ασθένειες του ανθρώπου, οι οποίες επηρεάζουν αρνητικά την ποιότητα ζωής του και σε πολλές περιπτώσεις οδηγούν στο θάνατο. Το κύριο χαρακτηριστικό αυτών των ασθενειών είναι η σταδιακή φθορά της δομής και λειτουργίας των νευρώνων του εγκεφάλου και της σπονδυλικής στήλης, που πολλές φορές οδηγεί στην καταστροφή τους. Αποτέλεσμα της απώλειας των νευρώνων είναι οι ασθενείς να εμφανίζουν φυσικές (δυσκολία συντονισμού κινήσεων και προβλήματα κινητικότητας) και διανοητικές βλάβες (απώλεια μνήμης και προβλήματα λόγου). Πολλά από τα συμπτώματα αυτά παρατηρούνται επίσης και μετά από εγκεφαλικά ή ισχαιμικά επεισόδια, κατά τα οποία τα νευρικά κύτταρα εκφυλίζονται κατά παρόμοιο τρόπο, λόγω της υψηλής πίεσης που δέχονται. Ο ολοένα αυξανόμενος αριθμός ανθρώπων, ανά τον κόσμο, που πάσχουν από αυτές τις ασθένειες, οι οποίες έχουν καταστροφικές συνέπειες για τον ασθενή κι επιβαρύνουν σημαντικά την κοινωνική πρόνοια όπως φαίνεται από το κόστος περίθαλψης, κάνει επιτακτική την ανάγκη εύρεσης αποτελεσματικής θεραπείας. Ωστόσο, παρόλο που η έρευνα προχωράει με ταχείς ρυθμούς τα τελευταία χρόνια, υπάρχουν ακόμα πολλά που δεν γνωρίζουμε για τον νεκρωτικό κυτταρικό θάνατο, τον κύριο τρόπο εκφυλισμού των νευρώνων. Αυτός είναι και ο λόγος για τον οποίο οι περισσότερες κλινικές δοκιμές δεν έχουν δώσει ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Η αποκάλυψη όλων των μηχανισμών που εμπλέκονται είναι απαραίτητη για την εύρεση νέων φαρμάκων που θα βοηθήσουν στην πρόληψη, στην επιβράδυνση ή ακόμα και στη θεραπεία όλων των νευροεκφυλιστικών καταστάσεων. Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει σημαντική πρόοδος στην αντιμετώπιση πολλών από αυτές και οι ενδείξεις είναι ενθαρρυντικές, για ακόμα μεγαλύτερες δυνατότητες παρέμβασης στο μέλλον. Πολλά από τα γονίδια που εμπλέκονται στις ασθένειες Alzheimer’s και Parkinson’s, σε κάποιους τύπους Καταθλιπτικών Συνδρόμων και στην Πολλαπλή Σκλήρυνση, έχουν ήδη απομονωθεί. Και αυτά είναι μονάχα μερικά παραδείγματα ασθενειών των οποίων η γονιδιακή αιτιολογία έχει μελετηθεί. Με τέτοιου είδους πληροφορία, η πρόγνωση μιας παθολογικής κατάστασης μπορεί να γίνει απλή υπόθεση και είναι δυνατή η ανάπτυξη νέων και πιο αποτελεσματικών μεθόδων παρέμβασης στην εξέλιξη μιας νόσου.

Μέχρι πολύ πρόσφατα, ένα από τα δόγματα στο χώρο της Νευροεπιστημών ήταν η πεποίθηση ότι το νευρικό σύστημα, σε αντίθεση με πολλά άλλα συστήματα και όργανα του ανθρώπινου σώματος, έχει παντελή έλλειψη της δυνατότητας να αναγεννήσει χαμένα ή κατεστραμμένα νευρικά κύτταρα. Γεννιόμαστε με συγκεκριμένο αριθμό, και κατά τη διάρκεια της ζωής μας χάνουμε συνεχώς νευρώνες, τους οποίους ο οργανισμός αδυνατεί να αναπληρώσει. Τελικά, σε μεγάλη ηλικία το νευρικό σύστημα πιθανό να έχει πια εκφυλιστεί σε τέτοιο βαθμό, ώστε να χάσει μεγάλο μέρος των νοητικών δυνατοτήτων του. Η αργή αυτή παρακμή θεωρούνταν μη αντιστρεπτή διαδικασία. Ο “φυσιολογικός” μαρασμός δεν είναι όμως ο μοναδικός τρόπος για να χάσουμε νευρικά κύτταρα. Κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις ή τραυματισμός της σπονδυλικής στήλης, μετά από ένα ατύχημα για παράδειγμα, συνήθως έχουν ως συνέπεια τη μαζική καταστροφή νευρικών κυττάρων, η οποία οδηγεί σε σοβαρή δυσλειτουργία του εγκεφάλου, ή σε παράλυση. Το ίδιο μπορεί να συμβεί και μετά από ένα εγκεφαλικό επεισόδιο. Και βέβαια, αν δεν υπάρχει δυνατότητα αντικατάστασης των νευρικών κυττάρων, οι ελπίδες για ανάκαμψη από τέτοιες καταστάσεις είναι μηδαμινές.

Φαίνεται όμως ότι η πραγματικότητα δεν είναι ακριβώς έτσι. Μια από τις πιο σημαντικές ανακαλύψεις της σύγχρονης Νευροβιολογίας είναι ότι ο ρόλος των χαμένων νευρικών κυττάρων μπορεί να αναληφθεί από άλλα, διαθέσιμα, γειτονικά νευρικά κύτταρα. Ακόμα περισσότερο, τα ίδια τα νεκρωμένα κύτταρα είναι δυνατόν, κάτω από ειδικές συνθήκες, να αναγεννηθούν. Επίσης, το φαινόμενο του εκφυλισμού των νευρικών κυττάρων έχει αρχίσει να γίνεται κατανοητό και έχουν αναγνωριστεί πολλοί από τους παράγοντες που το προκαλούν. Οι εξελίξεις αυτές ανοίγουν το δρόμο για την αντιμετώπιση και ίσως την αποκατάσταση βλαβών που παραδοσιακά θεωρούνταν ανίατες ή τερματικές.

Νεκτάριος Ταβερναράκης
Ph.D., Καθηγητής Ιατρικής Σχολής Πανεπιστήμιου Κρήτης και Διευθυντής Ερευνών στο Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας του Ιδρύματος Τεχνολογίας & Έρευνας, Ηράκλειο Κρήτης