میکروتوبول ها پروتئین های پویایی هستند که در تقسیم سلولها نقشی اساسی دارند. تحقیقات اخیر نشان داده این پروتئین به دلیل خاصیت دینامیکی و بار الکتریکی که دارد می تواند در اطراف خود میدان مغناطیسی ضعیفی ایجاد کرده و در انتقال سیگنال های الکتریکی سلول های مغزی (نورون ها) نقش داشته باشند.


از این رو این پروتئین در انتقال و احتمالا ذخیره اطلاعات در مغز نقش داشته و اختلال در عملکرد صحیح میکروتوبول ها یکی از دلایل پیدایش بیماری های شناختی نظیر آلزایمر است.

از طرفی در مغز انسان به طور طبیعی نانوذرات اکسید آهن (Fe۳O۴) وجود دارد که حاصل متابولیسم و ذخیره آهن در سلول های مغزی است. با توجه به خواص مغناطیسی این ماده، به نظر میرسد که در ذخیره اطلاعات نقش داشته باشند و همچنین گزارش هایی از تجمع این ذرات در بیماری آلزایمر مشاهده شده است.

از این رو این محققان با بیان فرضیه برهم کنش احتمالی نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن با میکروتوبول ها به دنبال اثبات ادعای خویش و تعیین نقش این برهم کنش در پیدایش یا پیشرفت بیماری های شناختی بودند.

در راستای دستیابی به این هدف پژوهشگران دانشگاه آزاد تهران با همکاری محققان مرکز تحقیقات بیوشیمی-بیوفیزیک دانشگاه تهران با استفاده ازفناوری نانو به سنتز نانوذرات اکسید آهن با قطری مشابه به نانوذرات موجود در مغزو شبیه سازی این برهم کنش در محیط آزمایشگاهی (in-vitro) پرداختند.

از آنجایی که در بیماری های شناختی (cognitive disorders) سیگنال های مغزی که حاوی اطلاعات هستند دچار اختلال شده و ارتباط نورون ها و دیگر اجزای مغز مختل میشود، بنابراین بیمار در نوع پیشرفته شناخت دقیقی از زمان، مکان و وقایع اطراف ندارد. این محققان با هدف شناسایی علل و دلایل بروز این گونه بیماری ها و جلوگیری از پیشرفت بیماری ابتدا نانو ذرات اکسیدآهن را تولید کردند سپس پروتئین میکروتوبول را از مغز تازه کشتار شده گوسفند استخراج کرده و فعالیت آن را با روش توربیدمتری (Turbidimetry) بررسی کردند.

در ادامه برهم کنش نانوذرات و میکروتوبول و پروتئین tau (یکی از پروتئین های مؤثر در پایداری ساختاری و عملکردی میکروتوبول ها) را مورد مطالعه قرار داده و ضمن محاسبه جایگاه های اتصال، به وسیله میکروسکوپ الکترونی به مشاهده این برهم کنش پرداختند.

نتایج این پژوهش نشان داد نانوذرات مغناطیسی اکسیدآهن و میکروتوبول های موجود در اکسون نورون ها میتوانند با هم تعامل مغناطیسی داشته باشند که برای انتقال و حفظ داده های مغزی ضروری است. اما با تجمع این نانوذرات در مغز که میتواند به دلیل اختلال در متابولیسم آهن در سلول های مغزی و نقص در ذخیره آهن در پروتئینی به نام فریتین باشد، تعامل یاد شده دچار اختلال شده و نانوذرات با اتصال به میکروتوبول و پروتئین tau، منجر به ناپایداری پلیمرهای میکروتوبولی شده و همچنین جهت گیری صحیح میکروتوبول ها را برهم زند. همین امر میتواند یکی از مهم ترین علت پیدایش و پیشرفت بیماری های شناختی نظیر آلزایمر باشد.

این محققان امیدوارند با طراحی و بهینه سازی روش درمانی برای بیماری های شناختی نظیر آلزایمر بر پایه کنترل فرایندهای متابولیسمی اکسید آهن در سلول های مغزی، بتوانند از پیشرفت بیماری های شناختی که تاکنون درمان قطعی برای آن وجود نداشته، جلوگیری کنند.