הנוירונים המרכיבים את המוח ומערכות העצבים שלנו מבשילים לאט במשך חודשים רבים. ולמרות שזה עשוי להיות מועיל מנקודת מבט אבולוציונית, הקצב האיטי גורם לתאים גדלים לחקור מחלות ניווניות ונוירו-התפתחותיות -; כמו מחלת פרקינסון, מחלת אלצהיימר ואוטיזם -; במעבדה די מאתגר.
נכון לעכשיו, לתאי עצב שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים לוקח חודשים להגיע למצב בוגר במעבדה -; ציר זמן המשקף את הקצב האיטי של התפתחות המוח האנושי. ("לתאי גזע פלוריפוטנטיים" הם בעלי פוטנציאל להתפתח לסוגים רבים אחרים של תאים.)
מחקר חדש בראשות Memorial Sloan Kettering Cancer Center (MSK), עם זאת, חשף דרך "לפרוץ" לשעונים הפנימיים של התאים כדי להאיץ את התהליך. והעבודה שופכת אור חדש על האופן שבו מווסתים לוחות הזמנים ההתפתחותיים של התאים.
"הקצב האיטי הזה של התפתחות תאי עצב נקשר ליכולות הקוגניטיביות הייחודיות והמורכבות של בני האדם", אומר לורנץ סטודר, MD, מנהל המרכז לביולוגיה של תאי גזע של MSK והמחבר הבכיר של שני מחקרים שפורסמו לאחרונה ב-MSK. טֶבַע ו טבע ביוטכנולוגיה. "מחקרים קודמים הצביעו על נוכחות של 'שעון' בתוך תאים שקובע את קצב התפתחות הנוירונים שלנו, אבל הטבע הביולוגי שלו נותר ברובו לא ידוע -; עד עכשיו."
תובנות חדשות על התפתחות תאי עצב
חוקרים, בראשות מחברת המחקר הראשונה גבריאל Ciceri, PhD, זיהו "מחסום" אפיגנטי בתאי הגזע שיוצרים תאים עצביים. ("שינויים אפיגנטיים" הם כאלה שאינם משנים את קוד ה-DNA.) מחסום זה פועל כבלם לתהליך ההתפתחות וקובע את קצב הבשלת התאים. על ידי עיכוב המחסום, המדענים הצליחו להאיץ את התפתחות הנוירונים, הם דיווחו ב-31 בינואר ב טֶבַע.
בזמן שחקרתי את התפתחות המוח בעכברים, הופתעתי מהאופן שבו נוירונים מתקדמים בסדרה של שלבים בלוח זמנים מדויק מאוד. אבל לוח הזמנים הזה יוצר אתגר מעשי גדול כאשר עובדים עם נוירונים אנושיים -; מה שלוקח שעות וימים בעכבר דורש שבועות וחודשים בתאים אנושיים."
ד"ר גבריאל Ciceri, מדענית מחקר בכירה במעבדת Studer במכון Sloan Kettering של MSK
יתר על כן, הצוות הראה שהמחסום האפיגנטי הקובע את הקצב הזה מובנה בתאי גזע עצביים הרבה לפני שהם מתמיינים לסוגים שונים של נוירונים. הם גם מצאו רמות גבוהות יותר של המחסום בנוירונים אנושיים בהשוואה לנוירונים של עכברים, מה שעשוי לעזור להסביר הבדלים בקצב הבשלת התאים במינים שונים.
חשיפת ביולוגיה בסיסית
זה שגילויים כאלה התגלו במרכז סרטן אינו מפתיע כפי שזה עשוי להיראות בהסמקה ראשונה. מעבדת Studer התמקדה זה מכבר בריתום ההתקדמות בביולוגיה של תאי גזע לפיתוח טיפולים חדשים למחלות ניווניות וסרטן -; שניהם קשורים מאוד להזדקנות.
יתרה מכך, MSK כבר זמן רב מובילה במחקר "מדע בסיסי" -; כלומר, מדע המבקש לבנות הבנה בסיסית של הביולוגיה האנושית.
כמחצית מתקציב המכון הלאומי לבריאות (NIH) הולך למימון מחקר מדעי בסיסי. והרוב המכריע של התרופות שאושרו על ידי מינהל המזון והתרופות בשנים האחרונות כללו מחקר בסיסי במימון ציבורי, לפי ה-NIH.
"כל ההתקדמות העיקרית בטיפול בסרטן בשנים האחרונות -; טיפול במעכבי נקודת ביקורת חיסונית, טיפול בתאי CAR T, חיסונים לסרטן -; כולם נטועים במחקר בסיסי", אומרת ג'ואן מסאג'ה, דוקטורט, מנהלת מכון סלואן קטרינג. והמנהל המדעי הראשי של MSK. "לפעמים זה יכול לקחת שנים עד שהרלוונטיות הרפואית של תגלית מסוימת תתברר."
"כלי מחקר בעל ערך"
מחקר שני, בהובלת סטודנטים בוגרי Studer Lab, אמיליאנו הרגנרדר ואנדרו מינוטי, ופורסם ב-2 בינואר ב- טבע ביוטכנולוגיה, זיהה שילוב של ארבעה כימיקלים שביחד יכולים לקדם התבגרות עצבית. המכונה GENtoniK, הקוקטייל הכימי גם מדכא גורמים אפיגנטיים המעכבים את הבשלת התאים וגם מגרה גורמים המקדמים אותה.
יחד עם עזרה להביא נוירונים למצב מבוגר מהר יותר במעבדה, הגישה טומנת בחובה הבטחה לסוגי תאים אחרים, מציינים החוקרים.
לא רק שהוכח כי GENtoniK מזרז את הבשלתם של נוירונים בקליפת המוח (המעורבים בתפקודים קוגניטיביים) ונוירונים מוטוריים בעמוד השדרה (המעורבים בתנועה), אלא שהכימיקלים גם הצליחו להאיץ את התפתחותם של מספר סוגים אחרים של תאים שמקורם בתאי גזע, כולל מלנוציטים (תאי פיגמנט) ותאי בטא של הלבלב (תאים אנדוקריניים).
"הדור של נוירונים אנושיים בצלחת מתאי גזע מספק כניסה ייחודית לחקר בריאות המוח ומחלות", מציינים עורכי כתב העת בתדרוך מחקר שליווה את המחקר. "מכשול עיקרי בתחום נובע מהעובדה שלנוירונים אנושיים נדרשים חודשים רבים להתבגרות במהלך הפיתוח, מה שמקשה לשחזר את התהליך במבחנה. המחברים מספקים כלי מחקר רב ערך על ידי פיתוח קוקטייל תרופות פשוט שמאיץ את ההבשלה מסגרת זמן."
הממצאים יכולים להיות מועילים במיוחד במודלים של הפרעות כמו אוטיזם הכרוכות בבעיות בקישוריות סינפטית, אומר ד"ר סטודר.
ובכל זאת, הוא מציין, דרוש מחקר נוסף כדי לפתח מודלים של הפרעות ניווניות עצביות שלא מתרחשות עד מאוחר מאוד בחיים, כמו מחלת פרקינסון, שהייתה זה מכבר מוקד המחקר של סטודר.
"בדרך כלל, אדם הוא בן 60 עד 70 כשהמחלה מתחילה. אף תינוק לא חולה בפרקינסון", הוא אומר. "לכן, עבור המחלות האלה, אנחנו צריכים להיות מסוגלים להכניס את התאים לא רק למצב בוגר אלא למצב דמוי זקנה. זה משהו שאנחנו ממשיכים לעבוד עליו".
