Search
מיני-איברים תלת-ממדיים מרקמת מוח עוברית אנושית פותחים חזית חדשה בחקר המוח

מחקר חושף תובנות חדשות לגבי הזדקנות והתחדשות נוירונים

כאשר נוירון מזדקן, הוא מאבד קשרים סינפטיים עם נוירונים אחרים, הוא פחות מסוגל להעביר דחפים עצביים, וגם חילוף החומרים שלו משתנה. תהליך זה של הזדקנות נוירונים – בלתי נמנע עם הזמן החולף – מואץ במיוחד והופך לגורם סיכון בפתולוגיות נוירודגנרטיביות כמו מחלת אלצהיימר. אבל האם ניתן להפוך את השפעות ההזדקנות בתאים מיוחדים כמו נוירונים?

מחקר מחקר בראשות אוניברסיטת ברצלונה מתאר כיצד נוירונים מוחיים בעכברים יכולים להתחדש באמצעות מחזור תכנות מחדש סלולרי מבוקר שעוזר לשחזר כמה תכונות ותפקודים נוירולוגיים שהשתנו. המאמר יכול לפתוח נקודות מבט חדשות לחקר מחלות נוירודגנרטיביות בחולים. בגישה חדשנית, הוא מתייחס לתהליך של התחדשות תאית בנוירונים ומדגיש את התפקיד של מה שמכונה גורמים ימאנקהחלבוני מפתח להפיכת ההזדקנות שנחקרו מעט במערכת העצבים.

המחקר, שפורסם בכתב העת תא גזע של תאבהובלת המומחים דניאל דל טורו ואלברט ג'ירלט, מהפקולטה לרפואה ומדעי הבריאות, המכון למדעי המוח (UBneuro) והמרכז לייצור ואימות טיפולים מתקדמים (CREATIO) של ה-UB, IDIBAPS והנוירודגנרטיבי. אזור מחלות של המרכז לרשתות מחקר ביו-רפואי על מחלות ניווניות (CIBERNED), ו-Rüdiger Klein, ממכון מקס פלאנק לאינטליגנציה ביולוגית (גרמניה). המחקר, שכותבתו הראשונה היא סופיה זאבאלה (UB-IDIBAPS-CIBERNED), כולל גם את השתתפותו של מנואל סראנו, מומחה ב-IRB ברצלונה.

נוירונים התחדשו בקורטקס של המוח עם גורמי ימאנקה

בשנת 2012, המדען היפני שיניה ימאנקה והמדען הבריטי ג'ון גורדון זכו בפרס נובל לרפואה על מחקרם בתכנות מחדש של תאים מובחנים בחזרה למצב תאים פלוריפוטנטי. גורמי Yamanaka – במיוחד Oct4, Sox2, Klf4 ו-c-Myc – הם גורמי שעתוק שנמצאים בכל הספרות המדעית על תכנות מחדש של תאים.

למרות שמחקר בינלאומי רב התמקד בחקר גורמים בחידוש והתחדשות של רקמות היקפיות (עור, שריר, כבד ולב), מחקר זה מתעמק כעת בהשפעות שעשויות להיות להם על מערכת העצבים המרכזית. באופן ספציפי, הצוות חקר את ההשפעות של ביטוי מבוקר של גורמי Yamanaka במוחם של עכברים במחזורי תכנות מחדש תאי לאורך שלבים שונים של התפתחות נוירונים.

דניאל דל טורו, חוקר ראשי של תוכנית Ramón y Cajal במחלקה לביו-רפואה של ה-UB, מדגיש כי "כאשר הגורמים של Yamanaka מוצגים בשלב ההתפתחותי, נוצרים יותר נוירונים והמוח הוא נפחי יותר (הוא יכול להכפיל את גודלו) זה מתורגם לפעילות מוטורית וחברתית טובה יותר בשלבי המבוגרים". והוא ממשיך: "תוצאות אלו מוסברות על ידי העובדה שאיפשרנו לכל תאי המוח לבטא את הגורמים הללו, כולל תאי גזע". "היה מפתיע מאוד לגלות שאם נשלוט בביטוי של גורמים אלה בצורה מדויקת מאוד, נוכל גם לשלוט בתהליך התפשטות התאים ולהשיג מוחות עם קליפת מוח גדולה יותר מבלי לאבד את המבנה והתפקודים הנכונים", הוא מוסיף.

החוקר מציין כי "הופתענו גם לגלות שמבחינה התנהגותית, לא היו השלכות התנהגותיות שליליות, והעכברים אף השתפרו בהתנהגויות אינטראקציה מוטורית וחברתית".

פרופסור אלברט גירלט אמר שבמקרה של עכברים בוגרים, "הביטוי של גורמי Yamanaka בנוירונים בוגרים גורם לתאים אלה להתחדש ולהראות הגנה מפני מחלות ניווניות עצביות כגון אלצהיימר". "במקרה זה, גרמנו את הביטוי של גורמי Yamanaka רק בנוירונים בוגרים. מכיוון שתאים אלו אינם מתחלקים, מספרם אינו עולה, אך זיהינו סמנים רבים המעידים על תהליך של התחדשות נוירונלית. בנוירונים המחודשים הללו, גילינו שמספר הקשרים הסינפטיים עולה, חילוף החומרים המשתנה מתייצב וגם הפרופיל האפיגנטי של התא מנורמל", אומר ג'ירלט.לכל השינויים הללו יש השפעה חיובית מאוד על הפונקציונליות שלהם כנוירונים", אומר המומחה.

תכנות מחדש סלולרי כדי להילחם במחלות ניווניות

הבנת תהליך ההזדקנות ברמה התאית פותחת אופקים חדשים במאבק במחלות באמצעות תכנות מחדש תאי. עם זאת, תהליך זה טומן בחובו גם סיכון של יצירת גידול של אוכלוסיות חריגות של תאים, כלומר גידולים.

המומחים אומרים כי "במחקר שלנו, על ידי שליטה מדויקת באוכלוסיות עצביות ספציפיות, הצלחנו להבטיח שהגורמים לא רק בטוחים, אלא גם משפרים את הפלסטיות הסינפטית הנוירונית וכן תפקודים קוגניטיביים מסדר גבוה יותר, כמו היכולת להתרועע וליצור זיכרונות חדשים". הם גם מציינים כי, "כיוון שזוהו השפעות חיוביות גם כאשר הגורמים מתבטאים בשלבים מוקדמים מאוד של התפתחות המוח, אנו מאמינים שיהיה מעניין לחקור את ההשלכות שלהם בהפרעות נוירו-התפתחותיות".

אבל איך גורמים אלו פועלים על מערכת העצבים? כל הסימנים מצביעים על כך שהגורמים של Yamanaka פועלים על שלושה סולמות מולקולריים לפחות. ראשית, יש להם השפעות אפיגנטיות וזה ישפיע על שעתוק גנים (תהליך מתילציה של DNA, היסטונים וכו'). זה גם יפגע במסלולים מטבוליים ובתפקוד המיטוכונדריאלי (ייצור וויסות אנרגיה סלולרית). לבסוף, הם יכולים להשפיע על גנים רבים ועל מסלולי איתות המעורבים בפלסטיות סינפטית.

המחקר, שפורסם ב תא גזע של תאמרחיב את ההבנה של הפונקציות של גורמי ימאנקה שתוארו עד כה. ידוע כי הגורמים משפרים את ההתחדשות לאחר פציעה בתאי הגנגליון ברשתית (David A. Sinclair, University of Harvard, 2020) וכן כגורמים לשינויים אפיגנטיים בנוירונים של ה-hipocampal dentate gyrus של עכברים (Jesús ávila, CBMSO-CSIC-UAM, ו מנואל סראנו, IRB ברצלונה, 2020). החוקרים מסכמים כי בהתבסס על התוצאות החדשות, הם רוצים "לקדם מחקר עתידי כדי לקבוע אילו מחלות אחרות של מערכת העצבים יכולות להפיק תועלת מטכנולוגיית תכנות מחדש של תאים, לחקור את המנגנונים המולקולריים הבסיסיים לתכנון אסטרטגיות טיפוליות חדשות ולבסוף, לקרב את התוצאות לפרקטיקה הקלינית בטיפול בחולים".

דילוג לתוכן