חוקרים ממכון פול שרר PSI הבהירו כיצד זרעון – מולקולה קטנה המווסתת תהליכים רבים בתאי הגוף – יכול להגן מפני מחלות כמו אלצהיימר ופרקינסון: הוא הופך חלבונים מסוימים לבלתי מזיקים בכך שהוא פועל קצת כמו גבינה על אטריות, וגורם להן להתקבץ יחד. תגלית זו יכולה לסייע במאבק במחלות כאלה. המחקר פורסם כעת בכתב העת תקשורת טבע.
תוחלת החיים שלנו ממשיכה לעלות – וככל שהיא עולה, מחלות הקשורות לגיל, כולל מחלות ניווניות עצביות כמו אלצהיימר ופרקינסון, הופכות נפוצות יותר ויותר. מחלות אלו נגרמות מהצטברויות במוח של מבני חלבון מזיקים המורכבים מחלבוני עמילואיד מקופלים בצורה לא נכונה. צורתם מזכירה סיבים או ספגטי. נכון להיום, אין טיפול יעיל למנוע או להעלים הצטברויות כאלה.
עם זאת, מולקולה טבעית בגוף הנקראת זרע מציעה תקווה. בניסויים, חוקרים בראשות מנהיג המחקר Jinghui Luo, במרכז למדעי החיים במכון פול שרר PSI, גילו שחומר זה מסוגל להאריך את תוחלת החיים של תולעי נמטודות קטנות, לשפר את ניידותן בגיל מבוגר ולחזק את תחנות הכוח של התאים שלהן – המיטוכונדריה. באופן ספציפי, החוקרים הבחינו כיצד זרעון מסייע למערכת החיסון של הגוף לחסל הצטברויות מזיקות לעצבים של חלבוני עמילואיד.
הממצאים החדשים יכולים לשמש בסיס לפיתוח טיפולים חדשים למחלות כאלה.
מתווך מרכזי של תהליכים סלולריים
זרע הוא חומר חיוני עבור האורגניזם. הוא שייך למה שנקרא פוליאמינים, שהם מולקולות אורגניות קטנות יחסית. זרעון, שהתגלה לראשונה לפני יותר מ-150 שנה, נקרא על שם נוזל הזרע, שכן הוא נמצא שם בריכוזים גבוהים במיוחד. אבל היא מתרחשת גם בתאים רבים אחרים בגוף – במיוחד אלו הפעילים ומסוגלים להתחלק.
הזרע מקדם ניידות ופעילות של תאים ושולט בתהליכים רבים. מעל לכל, הוא מקיים אינטראקציה עם חומצות הגרעין של הגנום, מסדיר את ביטוי הגנים והפיכתם לחלבונים. זה מבטיח שתאים יכולים לגדול ולהתחלק כראוי ובסופו של דבר למות. הזרע הוא גם מרכזי בתהליך תאי חשוב הנקרא עיבוי ביו-מולקולרי: בתהליך זה, מקרומולקולות מסוימות, כגון חלבונים וחומצות גרעין, מתפרדות ונאספות בתוך התא בצורה דמוית טיפה, כך שיכולות להתרחש שם תגובות חשובות.
בקשר למחלות ניווניות עצביות כגון אלצהיימר או פרקינסון, היו בעבר עדויות לכך שזרעמין יכול להגן על תאי עצב ולהקל על אובדן זיכרון הקשור לגיל. אולם עד כה חסרה עד כה הבנה מדויקת יותר של האופן שבו הזרע מתערב בתהליכים פוגעניים בעצבים – הבנה שאולי תאפשר להפיק ממנו תועלת רפואית.
סיוע בפינוי פסולת סלולרית
הקבוצה של Jinghui Luo חקרה זאת כעת ביתר פירוט. בנוסף למיקרוסקופיה אופטית, החוקרים השתמשו גם בטכניקת פיזור SAXS ב-SWIS של מקור האור SLS של PSI כדי לשפוך אור על הדינמיקה המולקולרית של תהליכים אלה. החקירות נערכו הן בנימי זכוכית (בַּמַבחֵנָה) ובאורגניזם חי (in vivo). הנמטודה C. elegans שימשה אורגניזם לדוגמה.
הוכח שזרעמין גורם לאיסוף החלבונים המזיקים ובמובן מסוים להתקבץ יחד באמצעות עיבוי ביו-מולקולרי. זה מקל על תהליך הנקרא אוטופגיה, המתרחש באופן שגרתי בתאים שלנו: חלבונים פגומים או מיותרים עטופים בשלפוחיות ממברנות קטנות ומתפוררים בבטחה עם אנזימים – תהליך מיחזור טבעי, למעשה.
אוטופגיה יעילה יותר בטיפול בגושי חלבון גדולים יותר. וזרעמין הוא, כביכול, הגורם המקשר שמפגיש את הגדילים. יש רק כוחות חשמליים מושכים חלשים בין המולקולות, ואלה מארגנים אותן אבל לא קושרים אותן בחוזקה".
Jinghui Luo, מנהיג מחקר
את כל העניין, אומר לואו, אפשר גם לדמיין כמו צלחת ספגטי. "הזרעין הוא כמו גבינה שמחברת את האטריות הארוכות והרזות מבלי להדביק אותן יחד, מה שמקל על העיכול שלהן".
מבוקש: שילוב נכון של מרכיבים
לזרע יש השפעה גם על מחלות אחרות, כולל סרטן למשל. גם כאן יש צורך במחקר כדי להבהיר את המנגנונים הפועלים – אז ניתן להעלות על הדעת גישות טיפוליות מבוססות זרע. בנוסף לזרעמין, ישנם פוליאמינים רבים נוספים הממלאים תפקידים חשובים בגוף ולכן הם מעניינים מבחינה רפואית. לכן למחקר בתחום זה יש פוטנציאל רב. "אם נבין טוב יותר את התהליכים העומדים בבסיס", אומר לואו, "נוכל לבשל מנות טעימות ועיכולות יותר, כביכול, כי אז נדע בדיוק אילו תבלינים, באילו כמויות, הופכים את הרוטב לטעים במיוחד".
בחיפוש זה נעשה שימוש גם בבינה מלאכותית, מכיוון שהיא יכולה לחשב שילובים מבטיחים של "מרכיבים לרוטב" הרבה יותר מהר על בסיס כל הנתונים הזמינים. Luo גם מציין כי טכניקות מדידת פיזור שנפתרו בזמן והדמיה ברזולוציה גבוהה, שיכולות לתאר תהליכים כאלה בזמן אמת ומטה עד לרמה התת-תאית, חשובות גם הן למחקרים אלה ולמחקרים הבאים. מלבד PSI, שיטות כאלה זמינות רק בכמה מתקני סינכרוטרון אחרים בעולם.
