חלבונים מסוימים המצויים במוח האנושי ידועים זה מכבר כקריטיים לשליטה כיצד תאי מוח מתקשרים זה עם זה. מה שנקרא גאבאא קולטנים הם חלבונים השולטים בזרימת היונים אל התאים ומחוצה להם. מכיוון שהם ממלאים תפקיד כה חיוני באיך נוירונים מאטים או מפסיקים לירות, הם הפכו למטרות של תרופות רבות למצבים כמו אפילפסיה, חרדה, דיכאון ונדודי שינה.
עם זאת, בשל מגבלות טכניות והטבע העדין של חקר רקמת המוח האנושית, חסרה למדענים תמונה מלאה של איך גאבאא קולטנים, ו-19 יחידות המשנה שלהם, חוברים יחד כדי לבצע את תפקידיהם.
חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה סן דייגו ואוניברסיטת טקסס סאות'וסטרן רפואי המרכז בנו לראשונה מפה מבנית מפורטת של GABAא קולטנים במוח האנושי, חושפים כיצד הם מתאספים וכיצד תרופות נקשרות אליהם. הממצאים שלהם פורסמו ב-22 בינואר 2025 בכתב העת טֶבַע.
קולטנים אלו ממוקדים על ידי תרופות רבות למגוון מצבים, ועל ידי לימוד קולטנים ישירות מהמוח האנושי, מחקר זה מספק תובנות חדשות לגבי המבנה המדויק שלהם, כולל האופן שבו הם מתקשרים עם תרופות ספציפיות".
ריאן היבס, סופר בכיר במחקר, פרופסור, בית הספר למדעי הביולוגיה של אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו
בשל האתגרים הטכניים של חקר דגימות מוח אנושיות, מדענים הסתמכו על מידע על GABAא קולטנים באמצעות מחקרים ממערכות מפושטות, במקום בדיקה ישירה של החלבון ברקמת המוח. ג'יה ג'ואו, פוסט-דוקטורט במחלקה לנוירוביולוגיה, היבס וחברי צוות מחקר עמיתים הצליחו להתגבר על המכשולים הללו עם בדיקות ישירות של GABA אנושיא קולטנים.
דגימות נאספו בהסכמה מלאה מחולים שעברו ניתוח לטיפול באפילפסיה. ניתוחים אלו הסירו חלקים קטנים מרקמת המוח שכבר הוצאו למטרות רפואיות.
לאחר מכן נותחו דגימות הרקמה באוניברסיטת סן דייגו במעבדת Hibbs ובארגז ה-Gooddel Family Technology, שנפתח לאחרונה, הכולל מכשירים מתקדמים למיקרוסקופיה קריו-אלקטרון (cryo-EM). Cryo-EM מצנן רקמות בתהליך ש"מקפיא" דגימות במקומן ומביא לדרכים חדשות לדמיין פרטים מורכבים שאינם אפשריים באמצעים אחרים. החוקרים השתמשו גם באלקטרופיזיולוגיה כדי למדוד כיצד GABAא הקולטנים פועלים ומגיבים לתרופות.
התוצאות אפשרו למדענים ליצור מפה מפורטת של גאבאא קולטנים, חושפים כיצד הם מתאספים ואיך תרופות נקשרות אליהם. נתוני cryo-EM אפשרו לחוקרים לבנות מודלים מבניים תלת מימדיים של 12 GABAא מכלולי תת-יחידות קולטנים, שחשפו את המגוון הרב של הדרכים שבהן תת-היחידות מתחברות ליצירת הקולטנים, וכן מנגנוני תרופות חדשים שעשויים להיות רלוונטיים לטיפול באפילפסיה.
המידע החדש סולל דרך להבנה מדוע תרופות מסוימות פועלות ביעילות או נכשלות בעת טיפול בהפרעות נוירולוגיות. החוקרים דיווחו שהם כבר גילו פונקציות חדשות לשתי תרופות אפילפסיה שלא ידועות בעבר כשפעלו על GABAא קולטנים.
"מחקר זה עוזר להסביר כיצד פועלים ה'בלמים' של המוח – כיצד נוירונים מאטים או מפסיקים לירות", אמר ג'ואו, המחבר הראשי של העיתון. "על ידי הבנת התהליך הזה, מדענים יכולים ליצור טיפולים טובים יותר למצבים כמו אפילפסיה, חרדה ונדודי שינה, ובסופו של דבר לשפר את חייהם של מיליוני אנשים."
החוקרים חוקרים כעת כיצד שילובי יחידות המשנה השונים משפיעים על תפקודי קולטנים באזורי מוח שונים, וכן חוקרים את העיצוב של תרופות חדשות המכוונות בצורה מדויקת יותר לקולטנים הללו. הם גם מתכננים להרחיב את המחקרים לחולים עם מצבים נוירולוגיים ספציפיים לטיפולים מותאמים אישית אפשריים.
