Serum miR-208 as a biomarker of drug-induced myocardial injury in rats: A histopathology-referenced threshold analysis

يجب على كل دواء جديد يصل إلى رفوف الصيدليات أن يجتاز أولاً سلسلة من اختبارات السلامة، ومن بين أكثر هذه الاختبارات حرجاً هو فحص الضرر الذي قد يلحق بالقلب. فالقلب محرك حيوي، وإذا تسبب الدواء في تعطل هذا المحرك، فإن العواقب قد تكون غير قابلة للإصلاح. لعقود من الزمن، اعتمد العلماء على طريقتين رئيستين لرصد هذا الخطر في الدراسات الحيوانية: إما النظر إلى أنسجة القلب تحت المجهر بعد موت الحيوان، أو استخدام الموجات فوق الصوتية لمراقبة نبضات القلب أثناء حياة الحيوان. ويعد المجهر المعيار الذهبي لرؤية الضرر الهيكلي، لكنه مجرد لقطة زمنية لمرة واحدة لا يمكنها تتبع التغيرات بمرور الوقت في نفس الحيوان. أما الموجات فوق الصوتية فيمكنها تتبع التغيرات، لكنها غالباً ما تفشل في رصد الهمسات الأولى للمشكلة، حيث لا تطلق جرس الإنذار إلا بعد أن يبدأ عضلة القلب بالفعل في الضعف أو الموت. وتترك هذه الفجوة الباحثين في موقف صعب، حيث يحاولون اللحاق بمشكلة وصلت بالفعل إلى مرحلة متقدمة للغاية بحيث لا يمكن تجاهلها، أو قد يفوتهم تحذير خفي كان من شأنه إنقاذ دواء من الاستبعاد غير الضروري.

ولسد هذه الفجوة، وجه العلماء اهتمامهم إلى قطع صغيرة من المادة الوراثية تسمى "الميكرو آر إن إيه" (microRNAs) التي تسبح بحرية في الدم. تعمل هذه الجزيئات كرسل، حيث تنظم كيفية عمل الجينات داخل الخلايا. وعندما يصاب عضو معين، فإنه غالباً ما يسرب هذه الرسائل إلى مجرى الدم. ويكمن التحدي في العثور على رسول فريد من نوعه للقلب؛ فبعض الرسل المعروفة توجد أيضاً في العضلات الهيكلية، مما يعني أنه إذا ركض جرذ بقوة زائدة أو أصيب بتشنج عضلي أثناء التجربة، فقد يصرخ اختبار الدم كذباً بأن هناك "نوبة قلبية" بينما يكون القلب سليماً في الواقع. احتاج الباحثون إلى إشارة لا ترن إلا عندما يكون القلب نفسه في حالة ضيق، وقد وجدوا مرشحاً واعداً في جزيء يسمى "miR-208".

لقد وضع فريق من الباحثين في شركة "نيبون شينيأكو" (Nippon Shinyaku) في اليابان نصب أعينهم إثبات أن هذا الجزيء تحديداً يمكن أن يعمل كنظام إنذار مبكر موثوق لإصابات القلب الناجمة عن الأدوية. وبدأوا بالتأكد من أن miR-208 هو بالفعل متخصص في القلب؛ فمن خلال تحليل البيانات الجينية للجرذان، أظهروا أنه بينما توجد جزيئات أخرى مشابهة بكثرة في كل من عضلة القلب والعضلات الهيكلية، فإن miR-208 يوجد بشكل حصري تقريباً في القلب. وهذا يعني أنه إذا تم اكتشافه في الدم، فإنه يعد علامة واضحة على مشاكل القلب، وليس إنذاراً كاذباً ناتجاً عن إجهاد عضلي. ومع إثبات هذه الخصوصية، انتقل الفريق إلى المختبر لاختبار مدى فعالية ذلك في سيناريوهات واقعية.

قام الفريق بإعطاء خمسة أنواع مختلفة من الأدوية لمجموعات من الجرذان، حيث يُعرف كل دواء بقدرته على إلحاق الضرر بالقلب عبر آلية مختلفة. وشملت هذه الأدوية "إيزوبروتيرينول"، الذي يحفز القلب بشكل مفرط؛ و"كاربوفوران"، وهو مبيد حشري؛ و"أليل أمين"، وهي مادة كيميائية تستخدم في الصناعة؛ و"دوكسوروبيسين"، وهو دواء شائع للعلاج الكيميائي؛ ومركباً مملوكاً للشركة يُعرف فقط باسم "المركب أ" (Compound A). أراد الباحثون معرفة ما إذا كانت مستويات miR-208 في الدم سترتفع استجابة لهذه الإصابات، وما إذا كانت هذه الارتفاعات ستتطابق مع ما سيشاهدونه لاحقاً تحت المجهر. قاموا بسحب عينات دم من الجرذان في أوقات مختلفة، وقاسوا كمية miR-208، ثم قارنوا تلك الأرقام بالحالة الفيزيائية لأنسجة القلب عند قتل الحيوانات.

كانت النتائج مذهلة. ففي المجموعات التي عولجت بالإيزوبروتيرينول، والدوكسوروبيسين، والمركب أ، ارتفعت مستويات miR-208 في الدم بشكل هائل. وتوافقت هذه الزيادات مع الأدلة المجهرية على تلف خلايا القلب في معظم الحالات، وإن كان من الملاحظ في مجموعة الدوكسوروبيسين أن الارتفاع في miR-208 حدث حتى عندما كان الضرر المجهري ضئيلاً أو غائباً، مما أظهر عدم وجود ارتباط واضح بين مستويات الجزيء ووجود إصابة نسيجية مرئية في ذلك النموذج تحديداً. ومع ذلك، في المجموعات التي عولجت بالأليل أمين والكاربوفوران، حيث أظهرت أنسجة القلب القليل من الضرر أو انعدامه تحت المجهر، ظلت مستويات miR-208 منخفضة. وقد أكد ذلك أن الجزيء لم يكن يتفاعل مع أي إجهاد فحسب، بل كان يبلغ تحديداً عن إصابة فعلية في القلب. ومن خلال الجمع بين جميع البيانات من هذه الأدوية المختلفة، حسب الباحثون حداً دقيقاً؛ حيث حددوا أنه إذا ارتفع مستوى miR-20لو في الدم بأكثر من 52.4 مرة فوق المستوى الطبيعي الأساسي، فإنه يعتبر علامة قاطعة على السمية القلبية. وقد وُضع هذا الحد ليكون صارماً للغاية، لضمان أن 5 فقط من بين كل 100 حيوان سليم سيتم تصنيفهم خطأً على أنهم يعانون من ضرر في القلب.

لعل الاكتشاف الأكثر أهمية جاء من الجرذان التي عولجت بالدوكسوروبيسين. فقد تتبع الباحثون هذه الحيوانات بمرور الوقت، حيث أخذوا عينات دم وأجروا فحوصات بالموجات فوق الصوتية للقلب عند مرور 24 ساعة، و72 ساعة، وما بعدها. ووجدوا أن مستويات miR-208 بدأت في الارتفاع في وقت مبكر قدره 24 ساعة بعد إعطاء الدواء. وفي علامة الـ 24 ساعة هذه، بدت أنسجة القلب طبيعية إلى حد كبير تحت المجهر، مع ملاحظة تنكس أو نخر ضئيل فقط في بعض الحيوانات، كما أظهرت الموجات فوق الصوتية أن القلب كان لا يزال يضخ بقوة محفوظة إلى حد كبير، رغم ملاحظة اتجاهات نحو انخفاض كفاءة الضخ بحلول 72 ساعة. لم يبدأ القلب في إظهار علامات واضحة للضرر الهيكلي أو انخفاض القدرة على الضخ إلا في وقت لاحق، وتحديداً عند 72 ساعة. لقد أطلق الجزيء إنذاره قبل أن يصبح الضرر مرئياً للعين أو قابلاً للقياس بواسطة فحوصات القلب القياسية.

يشير هذا الاكتشاف إلى أن miR-208 يعمل كنظام إنذار فائق السرعة، حيث يكتشف التغيرات الجزيئية في خلايا القلب قبل أن تموت تلك الخلايا أو يبدأ عضلة القلب في الفشل. وفي حالة دواء العلاج الكيميائي دوكسوروبيسين، تسرب الجزيء إلى الدم على الأرجح بسبب تغيرات طفيفة ومؤقتة في غشاء الخلية ناتجة عن إجهاد الدواء، وذلك قبل انهيار الخلية بوقت طويل. وهذا يمنح الباحثين نافذة زمنية جديدة لمراقبة السمية؛ فبدلاً من الانتظار حتى يظهر على القلب علامات إصابة مرئية، يمكنهم الآن اكتشاف المشكلة عند بدايتها تماماً.

تخلص الدراسة إلى أن miR-208 أداة قوية لاختبار السلامة قبل السريرية. فهو يوفر وسيلة لفحص الأدوية بدقة عالية، مما يقلل من خطر استبعاد الأدوية التي قد تكون منقذة للحياة بسبب الإنذارات الكاذبة الناتجة عن إجهاد العضلات، وفي الوقت نفسه، يضبط الأدوية الخطيرة على القلب في وقت أبكر بكثير مما تسمح به الطرق الحالية. وبينما فإن الأرقام والحدود المحددة في هذه الدراسة مصممة خصيصاً للجرذان، إلا أن المبدأ يوفر مساراً واضحاً للمضي قدماً في تحسين كيفية حماية المرضى من فشل القلب الناجم عن الأدوية. إن هذا الجزيء لا يؤكد فقط أن القلب قد انكسر، بل يخبرنا باللحظة التي بدأ فيها القلب ينكسر.