מעגלים מוחיים פגומים הנראים בתסמונת דאון עשויים להיגרם מהיעדר מולקולה מסוימת החיונית להתפתחות ולתפקוד מערכת העצבים, כך עולה ממחקר חדש. שחזור המולקולה, הנקראת פליאוטרופין, עשוי לשפר את תפקוד המוח בתסמונת דאון ומחלות נוירולוגיות אחרות – אולי אפילו במבוגרים, אומרים החוקרים.
המדענים ערכו את עבודתם בעכברי מעבדה, ולא באנשים, כך שהגישה רחוקה מלהיות זמינה כטיפול. אבל החוקרים גילו שמתן פליאוטרופין שיפר את תפקוד המוח בעכברים בוגרים הרבה אחרי שהמוח נוצר במלואו. זה מצביע על כך שהגישה יכולה להציע יתרונות גדולים על פני ניסיונות קודמים לשפר את מעגלי המוח של Down, שהיו דורשים התערבות בזמנים מדויקים וקצרים במיוחד במהלך ההריון.
"המחקר הזה הוא באמת מרגש מכיוון שהוא משמש כהוכחה למושג שאנחנו יכולים לכוון לאסטרוציטים, סוג תאים במוח המתמחה בהפרשת מולקולות מווסתות סינפסות, כדי לחוט מחדש את מעגל המוח בגילאים מבוגרים", אמרה החוקרת אשלי נ. ברנדבורה, PhD, שהייתה חלק מצוות המחקר בזמן שהייתה במכון סאלק לרפואה ביולוגית באוניברסיטת וירג'יניה. "זה עדיין רחוק משימוש בבני אדם, אבל זה נותן לנו תקווה שניתן להעביר מולקולות מופרשות באמצעות טיפולים גנים יעילים או עירוי חלבון פוטנציאלי לשיפור איכות החיים בתסמונת דאון."
הבנת תסמונת דאון
תסמונת דאון משפיעה על כ-1 מתוך 640 תינוקות שנולדים מדי שנה בארצות הברית, על פי המרכז הפדרלי לבקרת מחלות ומניעתן. כתוצאה מטעות בחלוקת תאים במהלך ההתפתחות, המצב עלול להוביל לעיכובים התפתחותיים, היפראקטיביות, קיצור תוחלת חיים וסיכון מוגבר לבעיות רפואיות כגון מומי לב, בעיות בבלוטת התריס ובעיות שמיעה וראייה.
חוקרי סאלק בראשות ניקולה ג'יי אלן, PhD, רצו להבין טוב יותר את הגורמים לתסמונת דאון, ולכן חיפשו חלבונים תאיים שהשתנו במוחם של עכברי מעבדה ששימשו למודל של המצב. המדענים זיהו פליאוטרופין כמועמד מבטיח מכיוון שהוא קיים ברמות גבוהות מאוד ברגעים קריטיים בהתפתחות המוח ומשום שהוא ממלא תפקידים חיוניים ביצירת קשרים מוחיים הנקראים סינפסות ובפיתוח של משדרים ומקלטים עצביים הנקראים אקסונים ודנדריטים. יתר על כן, נוכחות החלבון מופחתת בתסמונת דאון.
כדי לקבוע אם שחזור פליאוטרופין ישפר את תפקוד המוח, החוקרים סיפקו אותו היכן שהיה צורך באמצעות וירוסים מתוקנים הנקראים וקטורים ויראליים. בעוד שבדרך כלל אנו חושבים על וירוסים כגורמים למחלות כמו שפעת, מדענים יכולים להנדס אותם לא לגרום למחלה אלא לטפל בה. זה נעשה על ידי הוצאת החלקים הגורמים למחלה של הנגיף והחלפתם במטען מועיל – במקרה זה, פליאוטרופין – שהנגיף החלול מעביר ישירות לתאים.
החוקרים גילו שלמתן פליאוטרופין לתאי מוח חשובים הנקראים אסטרוציטים היו יתרונות גדולים, כולל הגדלת מספר הסינפסות באזור ההיפוקמפוס של המוח. יתר על כן, זה הגביר את ה"פלסטיות" המוחית – היכולת ליצור או לשנות קשרים חיוניים ללמידה ולזיכרון.
תוצאות אלו מצביעות על כך שאנו יכולים להשתמש באסטרוציטים כווקטורים כדי להעביר מולקולות מעוררות פלסטיות למוח. זה יכול יום אחד לאפשר לנו לחבר מחדש חיבורים פגומים ולשפר את ביצועי המוח."
ניקולה ג'יי אלן, דוקטורט
למרות שהממצאים מבטיחים, המדענים אינם מאמינים שפלייאוטרופין הוא הגורם היחיד לבעיות במעגל המוח בתסמונת דאון. דרוש מחקר נוסף כדי להבין את התורמים המורכבים למצב, הם מזהירים. אבל העבודה שלהם, הם אומרים, מספקת הוכחה לקיום גישה שיכולה להיות מועילה לא רק לתסמונת דאון אלא גם למחלות נוירולוגיות אחרות.
"לרעיון הזה שאסטרוציטים יכולים לספק מולקולות כדי לגרום לפלסטיות מוחית יש השלכות על הפרעות נוירולוגיות רבות, כולל הפרעות נוירו-התפתחותיות אחרות כמו תסמונת ה-X השביר, אבל אולי אפילו להפרעות ניווניות כמו מחלת אלצהיימר", אמר ברנדבורה. "אם נוכל להבין כיצד 'לתכנת מחדש' אסטרוציטים מופרעים כדי לספק מולקולות סינפטוגניות, יכולה להיות לנו השפעה מועילה מאוד על מצבי מחלה רבים ושונים".
לאחר שסיימה את לימודי הפוסט-דוקטורט שלה בסאלק, ברנדבורה מתכננת להמשיך את המחקר שלה בתפקידה החדש ב-UVA Health, שם היא חברה במכון המוח של UVA, המחלקה למדעי המוח והמרכז לאימונולוגיה של המוח ולגליה (מרכז BIG).
ממצאים שפורסמו
הממצאים פורסמו בכתב העת המדעי דוחות תאים. המאמר פותח גישה, כלומר הוא חופשי לקריאה. צוות המחקר כלל את ברנדבורה, אדריאן פאומייר, קווין נ. אסבל, טאו טאו, מריאל קריסטין ב' מיקאל, שרלין סאנצ'ז ואלן. למדענים אין אינטרס כספי בעבודה.
המחקר נתמך על ידי יוזמת צ'אן צוקרברג והמכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ של המכון הלאומי לבריאות, מעניקה F32NS117776.
