Preclinical Evaluation of Itareparib, a brain penetrant PARP1-selective radioligand, in Glioma Rat Model and Nonhuman Primate

داخل الدماغ البشري، تعمل شبكة معقدة من الخلايا بلا كلل للحفاظ على الحياة، ولكن في بعض الأحيان تنمو هذه الخلايا خارج نطاق السيطرة، مكونةً أوراماً تُعرف باسم "الأورام الدبقية" (gliomas). وتعد هذه الأورام صعبة العلاج بشكل خاص لأنها لا تبقى في مكان واحد مرتب؛ بل تنسج طريقها عبر أنسجة الدماغ السليمة مثل الجذور في التربة، مما يجعل من الصعب تحديد أين يبدأ المرض وأين ينتهي بالضبط. يعتمد الأطباء حالياً على التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لرسم خرائط لهذه الأورام، لكن هذه التكنولوجيا لها حدود؛ إذ يمكنها إظهار شكل الورم ومكان حدوث التورم، ومع ذلك فإنها غالباً ما تخفق في رصد الخلايا المتسللة غير المرئية التي تسللت عبر دفاعات الدماغ الطبيعية. ولكي نفهم هذه السرطانات حقاً، يحتاج العلماء إلى وسيلة لرؤية الآلية الجزيئية المحددة التي تحركها. إحدى هذه الآليات هي إنزيم يسمى "PARP1". يعمل هذا البروتين كفريق إصلاح لتلف الحمض النووي (DNA)، وفي خلايا الورم الدبقي، غالباً ما يعمل بجهد مضاعف لإبقاء السرطان حياً ومقاوماً للعلاج. وإذا استطاع الأطباء رؤية مكان وكمية هذا الإنزيم المصلح بدقة داخل الورم، فسيتمكنون من التخطيط للجراحات بشكل أفضل، والتنبؤ بمدى استجابة المريض للعلاج، وتتبع ما إذا كان العلاج فعالاً بالفعل.

لسنوات عديدة، حاول الباحثون بناء نوع خاص من الكاميرات للدماغ يمكنه رصد هذا الإنزيم. تستخدم هذه الكاميرا كمية ضئيلة من مادة مشعة مرتبطة بجزيء دواء، يتم حقنها في الجسم. وبينما ينتقل الجزيء عبر مجرى الدم، فإنه يبحث عن إنزيم PARP1 ويلتصق به. ثم يقوم جهاز مسح باكتشاف الإشعاع، مما يرسم صورة لموقع الإنزيم. ويكمن التحدي في العثور على جزيء صغير وخفيف بما يكفي لعبور الجدار الواقي للدماغ، المعروف باسم "الحاجز الدموي الدماغي"، دون أن يعلق أو يتفكك بسرعة كبيرة. في دراسة حديثة، سعى فريق من العلماء في جامعة ييل ومعاونيهم لاختبار مرشح جديد لهذه المهمة يسمى "[18F]Itareparib". أرادوا معرفة ما إذا كان هذا المتتبع الجديد يمكنه بنجاح دخول الدماغ، والعثور على إنزيم PARP1 في الأورام الدبقية، وتوفه صورة واضحة وقابلة للقياس للمرض.

لاختبار فكرتهم، لجأ الباحثون إلى نموذج واقعي للمرض؛ حيث قاموا بتنمية خلايا ورم دبقي بشري داخل أدمغة الجرذان، مما خلق أوراماً تتصرف تماماً مثل السرطانات المتسللة التي تُرى لدى البشر. صُممت هذه الأورام ليكون لها حاجز دموي دماغي سليم نسبياً، مما يحاكي نوعاً صعباً من الورم الدبقي البشري حيث لا يزال الجدار الواقي يعمل بشكل جيد. قام الفريق بحقن المتتبع الجديد في هذه الجرذان وراقبوا كيفية حركته. وجدوا أن المتتبع دخل الدماغ بسرعة، وفي غضون دقائق، بدأ يتراكم في الورم. كانت الإشارة في الورم أقوى بأربع مرات منها في أنسجة الدماغ السليمة المحيطة، وكانت هذه علامة واعدة على أن المتتبع قد وجد هدفه. وللتأكد تماماً من أن المتتبع يلتصق بإنزيم PARP1 وليس مجرد عالق بالصدفة، أجرى العلماء تجربة "حجب" (blocking experiment)؛ حيث أعطوا الجرذات دواءً مختلفاً معروفاً بأنه يشغل إنزيم PARP1، مما يؤدي فعلياً إلى ملء جميع المواقع المتاحة. وعندما حقنوا المتتبع مرة أخرى، انخفضت الإشارة في الورم بشكل كبير، لتصل إلى نفس المستوى المنخفض الموجود في الدماغ السليم. أثبت هذا أن المتتبع كان يبحث تحديداً عن إنزيم PARP1 ويرتبط به، وأنه عندما تم حجب الإنزيم، لم يجد المتتبع مكاناً يذهب إليه.

لم يتوقف الباحثون عند مجرد مراقبة المتتبع في الحيوانات الحية، بل أخذوا أدمغة الجرذان بعد عمليات المسح وفحصوا شرائح رقيقة من الأنسجة تحت المجهر. استخدموا تقنية تسمى "التصوير الإشعاعي الذاتي" (autoradiography)، وهي تشبه التقاط صورة للمتتبع المشع مباشرة على النسيج، وقارنوها بطريقة تصبغ إنزيم PARP1 لجعله يتوهج. جاءت النت مطابقة تماماً؛ فالمناطق التي كانت فيها الإشارة الأكثر سطوعاً هي نفسها المناطق التي كان يتواجد فيها إنزيم PARP1 بكثرة. علاوة على ذلك، أكدوا أن المتتبع ظل مستقراً داخل الدماغ، ولم يتفكك إلى مواد أخرى قد تسبب ارتباكاً في الصورة. في الجرذان، كانت أكثر من 99 بالمائة من الإشارة المشعة في الدماغ بعد ساعة واحدة من الحقن لا تزال هي المتتبع الأصلي والسليم. هذه الدرجة العالية من الاستقرار أمر بالغ الأهمية لأنها تعني أن الصورة التي يراها الماسح الضوئي هي انعكاس حقيقي لموقع الإنزيم، وليست مجرد فوضى من الشظايا المتفككة.

ولضمان أن تكون هذه النتائج قابلة للانتقال إلى البشر، اختبر الفريق أيضاً المتتبع في حيوان رئيسي (primates) غير بشري سليم، وهو نوع من القردة يشبه البشر كثيراً في بنية الدماغ ووظيفته. حقنوا المتتبع وراقبوا حركته عبر دماغ القرد؛ دخل المتتبع الدماغ بسرعة، ووصل إلى أعلى تركيز له في غضون عشر دقائق، ثم خرج بسرعة مماثلة. هذا الدخول والخروج السريع هو بالضبط ما يريده العلماء؛ فهو يعني أن المتتبع يمكنه عبور الحاجز الدموي الدماغي بسهولة ولا يعلق في الأنسجة السليمة، مما قد يخلق خلفية ضبابية للصورة. وعندما أعطوا القرد دواء الحجب قبل المتتبع، انخفضت كمية المتتبع التي بقيت في الدماغ بنسبة 21 بالمائة تقريباً. أكد هذا أن المتتبع يرتبط بنفس الهدف في الرئيسيات كما يفعل في الجرذان، وأن هذا الارتباط يمكن قياسه وتحديده كمياً. أظهرت الدراسة أن المتتبع يتصرف بطريقة يمكن التنبؤ بها وعكسها، مما يسمح للباحثين بحساب مقدار الهدف الموجود بدقة دون الحاجة إلى إجراءات معقدة أو جراحية.

إن العمل المعروض في هذه الورقة البحثية يمثل خطوة كبيرة للأمام في مسعى تصور أورام الدماغ بدقة أكبر. ومن خلال إثبات أن [18F]Itareparib يمكنه عبور الحاجز الدموي الدماغي، والعثور على PARP1 في الخلايا الدبقية، وتوفير إشارة واضحة وقابلة للقياس تتغير عند حجب الهدف، فقد أثبت الباحثون صلاحية أداة جديدة قوية. إن قدرة المتتبع على التمييز بين الورم والأنسجة السليمة، حتى عندما لا يكون الحاجز الدموي الدماغي للورم متضرراً بالكامل، تشير إلى إمكانية استخدامه لرسم خرائط الامتداد الحقيقي للأورام الدبقية المتسللة التي قد تغفل عنها الصور الحالية. وبينما أُجريت هذه الدراسة على الحيوانات ولا تثبت بعد أن المتتبع سيعمل لدى المرضى البشر، فإن النتائج توفر أساساً قوياً لمزيد من التطوير. وإذا أكدت التجارب السريرية المستقبلية هذه النتائج، فقد تساعد هذه التقنية التصويرية الأطباء في نهاية المطاف على رؤية الأجزاء غير المرئية من أورام الدماغ، وتصميم علاجات مخصصة للبيولوجيا الخاصة بكل مريض، ومراقبة فعالية العلاجات الجديدة في الوقت الفعلي.