גילוי של סוג חדש של תאי גזע במוח יכול להוביל טיפולים טובים יותר לגידול המוח הקטלני ביותר.
מדעני UCSF גילו תא גזע במוח הצעיר המסוגל ליצור את התאים המצויים בגידולים. פריצת הדרך יכולה להסביר כיצד תאי מוח בוגרים מנצלים את תהליכי ההתפתחות כדי לעורר את הגידול הנפיץ הנראה בסרטן מוח קטלני כמו גליובלסטומה.
הם גילו את התגלית תוך כדי סקר גנומי רחב של תאי מוח אנושיים משני העשורים הראשונים לחייהם. הממצאים מופיעים ב-8 בינואר טֶבַע.
מחלות מוח רבות מתחילות בשלבי התפתחות שונים, אך עד כה לא הייתה לנו מפת דרכים מקיפה להבנת התפתחות מוחית בריאה. המפה שלנו מדגישה את התכניות הגנטיות שמאחורי צמיחת המוח האנושי המשתבשות במהלך צורות ספציפיות של חוסר תפקוד מוחי."
ארנולד קריגשטיין, MD, PhD, פרופסור לנוירולוגיה ב-UCSF ומחבר משותף של המאמר
המחקר מדד ביטוי גנים בתאים שנלקחו מדגימות מוח שנתרמו. החוקרים עקבו אחר המיקום המקורי של כל תא כדי לעזור להסביר כיצד המוח יוצר קשרים.
בנוסף לגילוי של תא גזע מוקדם שיכול להסביר את הגנטיקה של גליובלסטומה בבגרות, הנתונים הכילו רמזים לגבי מקורות האוטיזם. החוקרים פרסמו את הנתונים כמשאב לשימוש התחום להבנת מגוון רחב של הפרעות מוח אחרות.
"המחקר שלנו מצייר את אחת התמונות המפורטות ביותר של התפתחות המוח האנושי", אמר לי וואנג, דוקטורט, חוקר פוסט-דוקטורט במעבדה של קריגשטיין ומחבר ראשון ומתכתב של המאמר. "אפשר לבדוק תיאוריות המבוססות על תצפיות במרפאה ובמעבדה מול הנתונים הקשים האלה, ואנחנו נרגשים לראות מה עוד התחום יכול לעשות איתם".
דגימות חושפות אוצר
רוב המחקרים של המוח המתפתח מבוצעים במודלים של בעלי חיים, שהם במקרה הטוב פרוקסי רופפים למוח האנושי.
הצוות, גם בראשות המחבר הראשון צ'נג וואנג, PhD, והסופר המתכתב Jingjing Li, PhD, הימר שניתן להגיע לתובנות חדשות יקרות ערך על ידי חקר המוח האנושי עצמו. הם עבדו עם NeuroBioBank של המכון הלאומי לבריאות ובתי חולים מקומיים הקשורים ל-UCSF כדי להשיג דגימות מוח.
דגימות אלו, שנתרמו מ-27 אנשים מהחיים המוקדמים ועד גיל ההתבגרות, נשלחו ל-UCSF ונותחו לביטוי גנים באלפי תאים בודדים.
ביטוי גנים מתייחס לאופן שבו ה-DNA, המאוחסן בכרומוזומים, מועתק ל-RNA – מסרים גנטיים קצרי מועד – המשמשים לאחר מכן כתבנית לבניית חלבונים. על ידי מדידת RNA, החוקרים יכלו להציץ לתוך ההתנהגות של אותם תאים.
"RNA מתכלה במהירות, ואתה צריך רקמה בתולית מאוד כדי לקבל נתונים שמיש," אמר קריגשטיין. "זו הייתה התקדמות עצומה עבור לי ועמיתיו לבצע בדיקות גנומיות ברזולוציה גבוהה כל כך ברקמה הזו, ואנו מודים לקהילה על תמיכתה במחקר קריטי שכזה על ידי תרומת הרקמה היקרה הזו".
החוקרים ניתחו אילו חלקים מכל כרומוזום היו זמינים לביטוי גנים בכל תא. הם גם סימנו מאיפה כל תא נלקח במוח.
המדענים התמקדו בתאים שנלקחו מהחזית והחלק האחורי של קליפת המוח, אזורים שאצל בני אדם אחראים על למידה, זיכרון ושפה.
"RNA לבדו לא מספר את כל הסיפור של התנהגות התא", אמר וואנג. "על ידי מדידת מצב RNA וכרומטין באותו זמן באותו תא ולאחר מכן מיפוי כל תא בחזרה למבנה המוח, נוכל להתחיל להבין את הסיפור המלא של התפתחות המוח."
מיזוג של גנים לסיכון לאוטיזם מופיע במוח המתפתח
אוטיזם לא נגרם על ידי מוטציה גנטית בודדת, אלא על ידי שילוב של מוטציות גנים רבות.
החוקרים גילו שרבים מהגנים המתואמים עם אוטיזם הופעלו על ידי נוירונים לא בשלים הרבה לפני שהתסמינים היו מתבטאים. מוטציות בגנים הללו, לדבריהם, עלולות להפריע לצמיחת המוח הצעיר, ולהוביל לאוטיזם.
"תוכניות אלה של ביטוי גנים הפכו לפעילות כאשר נוירונים צעירים עדיין נדדו ברחבי המוח הגדל והבינו כיצד לבנות קשרים עם נוירונים אחרים," אמר וואנג. "אם משהו משתבש בשלב זה, אותם נוירונים מתבגרים עלולים להתבלבל לגבי לאן ללכת או מה לעשות."
מכיוון שהמחקר לא בחן רקמות של אנשים עם אוטיזם, עדיין לא ברור בדיוק כיצד אוטיזם מתפתח במוח. אבל הנתונים מקשרים וריאציות גנטיות רבות הקשורות לאוטיזם לתאים המשמשים כאבני הבניין למוח הגדל.
"אנשים מדברים על חיבור הנקודות כדי להעלות תמונה של האוטיזם, ובמובן מסוים, זיהינו הרבה מהנקודות המניעות אוטיזם במהלך נקודה קריטית בהתפתחות", אמר קריגשטיין. "חלק זה של הפיתוח יכול להיות ראוי לחקירה נוספת על מנת להתיר את כל מסתורי האוטיזם".
האם ניתן לאסוף תוכנית לצמיחת מוח מוקדמת לצמיחת גידול בשלב מאוחר יותר בחיים?
בזמן שהחוקרים סיננו את הנתונים שלהם, וואנג הבחין בקבוצה של תאי גזע שנראו מוכנים לעשות משהו יוצא דופן. תאים לא בשלים אלה החלו לבטא גנים שנמצאים בדרך כלל על פני שלושה סוגי תאים בוגרים.
תאי גזע רבים במוח המתפתח מבשילים לסוג תא אחד בלבד, כמו נוירון או תא תמיכה. חלקם יכולים להתבגר לשני סוגים. אבל תאי גזע אלה יכולים להבשיל לשלוש שושלות: שני סוגים של תאי תמיכה הידועים בשם גליה, וסוג אחד של נוירון.
החוקרים חשבו שיכולת זו עשויה לאפשר לה להוליד בשלב מאוחר יותר בחיים גידולי גליובלסטומה, המכילים שלושה סוגי תאים דומים.
"גליובלסטומה הייתה מאתגרת כי היא כה הטרוגנית", אמר קריגשטיין. "לי מצא מבשר המסוגל ליצור את כל שלושת סוגי תאי הגליובלסטומה."
התגלית מאששת תיאוריה רווחת לפיה גידולים חוטפים תוכניות גדילה גנטיות לצמיחה שיצאה משליטה בבגרות.
והוא עשוי לספק מנה ראשונה לטיפול בגליובלסטומה במקורו: "תא הגזע הסרטני".
"על ידי הבנת ההקשר שבו תא גזע אחד מייצר שלושה סוגי תאים במוח המתפתח, נוכל להפריע לצמיחה הזו כאשר היא מופיעה שוב במהלך הסרטן", אמר וואנג.
