Plasma Proteome Profiling of HbH-CS Disease Using TMT-Based Quantitative Proteomics Approach

الدم أكثر من مجرد سائل أحمر بسيط؛ إنه حساء معقد من البروتينات والخلايا والإشارات الكيميائية التي تُبقي الجسم قيد التشغيل. ومن بين هذه البروتينات، يعمل بعضها كرسل، والبعض الآخر كدعامات هيكلية، والعديد منها كعمال يقومون بإصلاح الأضرار أو محاربة العدوى. عندما يكون الجسم في حالة صحية، توجد هذه المكونات في توازن دقيق. ولكن عندما يضرب مرض وراثي، ينزاح هذا التوازن، وتتغير البروتينات في الدم بطرق يمكن أن تكشف عما يحدث داخل الجسم. أحد هذه الحالات هو مرض "هيموجلوبين إتش - كونستانت سبرينج" (Hemoglobin H-Constant Spring)، وهو شكل حاد من اضطراب دم وراثي يُعرف باسم الثلاسيميا. في هذا المرض، يكافح الجسم لصنع جزء معين من الهيموجلوبين، وهو الجزيء الذي يحمل الأكسجين. يؤدي هذا الفشل إلى تدمير خلايا الدم الحمراء وفقر الدم المزمن، حيث لا يستطيع الدم حمل كمية كافية من الأكسجين إلى الأنسجة. وبينما يعرف الأطباء السبب الجيني للمرض، فقد ظلوا لفترة طويلة يكافحون لفهم سبب معاناة بعض المرضى الذين لديهم نفس الخلل الجيني من أعراض خفيفة، بينما يصاب آخرون بمرض شديد ويتطلبون عمليات نقل دم متكررة. لقد ظلت الفجوة بين الشفرة الجينية والشدة الفعلية للمرض لغزاً.

ولحل هذا اللغز، لجأ فريق من الباحثين إلى طريقة قوية تسمى "البروتيوميات" (proteomics)، والتي تتضمن دراسة المجموعة الكاملة من البروتينات في عينة ما. فبدلاً من النظر إلى الجينات التي تقدم التعليمات، نظروا إلى البروتينات التي تقوم بالعمل الفعلي في الدم. ومن خلال مقارنة دم المرضى المصابين بمرض "هيموجلوبين إتش - كونستانت سبرينج" بدم الأشخاص الأصحاء، هدف العلماء إلى إيجاد بروتينات محددة تتغير كميتها أو سلوكها. بدأوا بجمع عينات دم من مجموعة صغيرة من المرضى والمتطوعين الأصحاء. وباستخدام تقنية متطرفة تقوم بوسم البروتينات بعلامات كيميائية، قاموا بتحليل آلاف البروتينات دفعة واحدة لمعرفة أي منها مختلف. حدد هذا المسح الأولي مئات البروتينات، لكن الباحثين حصروا تركيزهم في ستة وخمسين بروتيناً كانت متغيرة بشكل ملحوظ لدى المرضى. ومن بين هذه البروتينات، وجدوا نمطاً: بعض البروتينات كانت موجودة بكميات أكبر بكมาก، بينما كانت أخرى أقل.

انتقل الفريق بعد ذلك إلى مجموعة أكبر من المرضى لتأكيد نتائجهم. واختبروا مستويات عشرة من أكثر البروتينات إثارة للاهتمام باستخدام اختبار طبي قياسي يقيس مواد محددة في الدم. كانت النتائج واضحة ومتسقة. برز بروتين واحد، يُعرف باسم "NACA"، بشكل دراماتيكي. فلدى المرضى المصابين بالمرض، كان مستوى "NACA" أعلى بنحو خمس مرات مما هو عليه لدى المتطوعين الأصحاء. يشارك هذا البروتين عادة في المساعدة على طي البروتينات الجديدة في أشكالها الصحيحة أثناء صنعها داخل الخلايا. كما وجد الباحثون أن بروتينين آخرين، هما "HSP90AA1" و"PTGES3"، كانا مرتفعين ويبدو أنهما يعملان جنباً إلى جنب مع "NACA". تم تحديد هذه البروتينات الثلاثة كعوامل مستقلة تميز المرض عن الحالة الصحية، مما يعني أن وجودها مرتبط بقوة بالحالة بغض النظر عن المتغيرات الأخرى.

بعيداً عن مجرد تحديد المرض، كشفت الدراسة عن صلة أعمق بين هذه البروتينات ومدى شدة مرض المريض. قسم الباحثون المرضى إلى مجموعتين بناءً على مستويات الهيموجلوبين لديهم: أولئك الذين يعانون من فقر دم شديد وأولئك الذين يعانون من حالات أخف. ووجدوا أن المرضى الذين يعانون من فقر الدم الأكثر شدة لديهم أعلى مستويات من "NACA". في الواقع، كانت كمية "NACA" في الدم مرتبطة عكسياً بكمية الهيموجلوبين؛ فكلما ساءت حالة المرض وانخفض الهيموجلوبين، ارتفعت مستويات "NACA". يشير هذا إلى أن الجسم يحاول التعويض عن نقص خلايا الدم السليمة عن طريق إنتاج المزيد من هذا البروتين، ربما في محاولة يائسة للمساعدة في صنع خلايا دم حمراء جديدة. ومع ذلك، يبدو أن هذا الجهد يفشل في الحالات الأكثر شدة، مما يؤدي إلى دورة يصبح فيها رد فعل الجسم نفسه علامة على شدة المرض.

تم اختبار قدرة "NACA" على التنبؤ بشدة المرض باستخدام أدوات إحصائية تقيس مدى جودة الاختبار في التمييز بين مجموعتين. أظهرت النتائج أن "NACA" مؤشر ممتاز؛ إذ استطاع بدقة التمييز بين مريض مصاب بالمرض وشخص سليم، كما استطاع أيضاً التنبؤ بما إذا كان المريض سيعاني من فقر دم شديد. هذه القدرة المزدوجة تجعل منه أداة قوية. بالنسبة للعائلات التي تواجه تشخيصاً بمرض "هيموجلموين إتش - كونستانت سبرينج"، غالباً ما تكون شدة الحالة المستقبلية غير معروفة. فالطفل الذي يمتلك نفس التركيبة الجينية لأخيه قد يعاني من حالة خفيفة أو حالة تهدد الحياة. إذا استطاع الأطباء قياس مستويات "NACA" مبكراً، ربما حتى قبل الولادة، فقد يتمكنون من التنبؤ بمدى شدة فقر الدم. وهذا من شأنه أن يساعد العائلات والأطباء في اتخاذ قرارات أفضل بشأن الرعاية والعلاج.

كما سلطت الدراسة الضوء على الفوضى البيولوجية الأوسع نطاقاً التي يسببها المرض. أظهر التحليل أن الجهاز المناعي للجسم، وقدرته على تجلط الدم، وأنظمته لإدارة الإجهاد وإصلاح البروتينات، كانت جميعها متورطة. لم تكن البروتينات التي تغيرت عشوائية؛ بل شكلت شبكة تشير إلى أن الجسم تحت إجهاد مستمر، يحاول إدارة الخلايا التالفة والحفاظ على الوظائف. وأشار الباحثون إلى أنه على الرغم من قوة نتائجهم، إلا أنها تستند إلى مجموعة محددة من المرضى وتحتاج إلى مزيد من الدراسة لتأكيد كيفية تطبيقها على الجميع. لم يدّعوا أنهم وجدوا علاجاً للمرض أو وجدوا علاجاً جديداً، بل ادعوا أنهم وجدوا طريقة جديدة لرؤيته. ومن خلال رسم خرائط البروتينات في الدم، قدموا صورة أوضح لمشهد المرض، مما يوفر وسيلة جديدة محتملة لفهم سبب تأثير المرض على الناس بشكل مختلف ولماذا يتطور بهذه الطريقة.