במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת PLOS ביולוגיה, חוקרים מזהים ומאפיינים נוירונים מוחיים מובחנים סופניים נדירים ביותר שחוזרים מחדש לתהליך מחזור התא. ליתר דיוק, המחקר הנוכחי מציג גישה ניתנת לשחזור וחזקה המאפשרת זיהוי של תאים אלה, החתימות המולקולריות שלהם וגורלם הסלולרי, ובכך מספקת תובנות חדשות לגבי תפקידם בהפרעות קוגניטיביות.
לימוד: אירועי כניסה מחדש למחזור תאים עצביים במוח המזדקן שכיחים יותר בניוון עצבי ומובילים להזדקנות תאית. קרדיט תמונה: viktorov.pro / Shutterstock.com
מה אנחנו יודעים על נוירונים מובחנים סופנית?
נוירונים מובחנים סופניים (TD) הם תאים פוסט-מיטוטיים שהגיעו לבשלות תפקודית. ההנחה ההיסטורית היא שתאים אלה השיגו מצב יציב, שאינו מחזורי ואינם מסוגלים באופן בלתי הפיך להיכנס מחדש למחזור התא למרות שמירה על המנגנון הנדרש לסינתזה של DNA וחלוקת תאים.
עם זאת, מחקרים עצביים ותעתיקים עדכניים מצביעים על כך שמספר מוגבל ביותר של תאים אלה עשוי להתחייב מחדש לתהליכים דמויי חלוקת תאים. תופעה זו עשויה לספק תובנות חדשות לגבי תפקידם של נוירוני TD בהזדקנות, במיוחד בהקשר של הפרעות קוגניטיביות הקשורות לגיל כגון מחלת אלצהיימר (AD).
עד כה, לא דווח על אירוע מיטוזה מלא של נוירוני TD. עם זאת, התדירות הגוברת של גילוים בחולי AD מאוחר מדגישה את החשיבות של הבנת היווצרות ותפקידם של נוירוני TD.
נותר חוסר במתודולוגיות זמינות לזיהוי ואפיון עקבי, אמין וניתן לשחזור של נוירוני TD, ובכך למנוע מחקר על הפתולוגיה והתפקיד התפקודי שלהם. הגישות הנוכחיות כוללות היסטולוגיה ופרופיל תעתיק בכמות גדולה של אזרחים מזדקנים.
עם זאת, האקראיות הנצפית של מיקומי התאים הללו במוח וגודל האוכלוסייה המינימלי שלהם יוצרים את הצורך במתודולוגיות חדשות שנשארות חזקות, ללא קשר למיקום המוח או לריכוז של נוירוני TD. יתר על כן, סוג זה של גישה תתמוך בפיתוח של התערבויות טיפוליות חדשות נגד AD ומצבי ניוון נוירונים דומים הקשורים לגיל.
לגבי המחקר
המחקר הנוכחי משתמש בשילוב של ביואינפורמטיקה, תעתיק ומערכות מודל עכברים כדי לזהות גנים הקשורים לכניסה חוזרת של נוירוני TD למחזור התא.
ניתוח מסלול גורל התא שימש גם כדי להבהיר את המקורות של נוירוני TD והקשרים האבולוציוניים ביניהם. ניתוח ביטוי גנים דיפרנציאלי בין חולי AD ובקרות בריאות בוצע גם כדי להבהיר את הפתוגנזה וההטרוגניות הפנוטיפית של נוירוני TD.
הנתונים למחקר נאספו משני מאגרי תעתיק מקוונים, Synapse.org ו-GEO Omnibus, המייצגים ארבעה מחקרים עצמאיים. מערכי הנתונים כללו רשומות של רצף חומצה ריבו-נוקלאית עם גרעין בודד (snRNA-seq) של AD ותעתיקי מוח נורמליים.
ניתוחי ציון מחזור התא, זיהוי מספר העתקים של InferCNV וזיהוי סמנים ספציפיים לתת אשכול שימשו לזיהוי הגנים הנוירונים הבלעדיים לחולי AD, במיוחד אלה התואמים לנוירוני הזדקנות מאוחרת (LS). לאחר מכן נעשה שימוש בניתוח מסלולי גורל התא באמצעות אלגוריתם Monocle 2.0 וניתוחי תקשורת תא-תאים כדי להבהיר את המקורות והגורל בסופו של דבר של נוירונים אלה של מחזור התא.
המוח של עכברי מעבדה C57BL/6J נכרת גם כדי לוודא אם הגישה הנוכחית יכולה לזהות בצורה איתנה ועקבית נוירונים של מחזור תאים חוזרים במערך נתונים חדשניים ולא אנושיים. מבחני כימות נתונים מבוססי צביעת חיסונים והיסטולוגיה בוצעו כדי לאשר את תקפות התוצאות שנצפו.
ממצאי המחקר
המחקר הנוכחי מדגיש את הפיתוח של גישת זיהוי ואפיון נוירונים לכניסה חוזרת למחזור התא, שנותרה איתנה על פני מספר מערכי נתונים אנושיים קיימים ומודלים עצביים שאינם אנושיים. בהשוואה לגישות היסטולוגיות מסורתיות, גישה זו ניתנת לשחזור בקלות ובאמינות. יתר על כן, השיטה הנוכחית מאפשרת לחקור את כל הנוירונים 'מצב מחזור תאים' באמצעות רמות ביטוי גנים נצפו וריאציות של מספר העתקות (CNVs) מתעתיקי מוח פשוטים.
החוקרים גם הוכיחו שהזדקנות היא הגורל המיידי הסביר ביותר של נוירונים שנכנסים מחדש למחזור התא. ממצאים חדשים אלה עשויים להסביר את השכיחות המוגברת יחסית של תאים אלו בחולי AD קשים עם הופעת מאוחרת.
ביחד, ממצאי המחקר מספקים מתודולוגיה חזקה שחוקרים עתידיים יכולים להשתמש בה בקלות בחקירותיהם של הפתולוגיות של נוירוני TD ותפקידיהם, אם בכלל, בתפקוד מוח תקין.
היישום של גישה אנליטית זו במחלות שונות ובמסגרות בין-מינים מציעה הזדמנויות ותובנות חדשות להשלמת גישות מבוססות היסטולוגיות עיקריות בחקר התפקידים של (נוירונים TD) בהזדקנות המוח ופתוגנזה של מחלות.
