עבור חלק גדול מתוך 20ה מאה שנה נחשב כי המוח הבוגר אינו מסוגל להתחדש. השקפה זו עברה מאז באופן דרמטי ונוירוגנזה – הולדתם של נוירונים חדשים – היא כיום תופעה מקובלת במוח הבוגר, ומציעה דרכים מבטיחות לטיפול במצבים נוירולוגיים רבים. אחד האתגרים העיקריים בתחום זיהה תאי גזע עצביים ותאי אבות (NPCs) האחראים לייצור נוירונים חדשים אלה. NPCs הם נדירים, מגוונים וקשים לבידוד מתאי מוח אחרים כתוצאה מחתימות מולקולריות חופפות. כתוצאה מכך, הבנת הביולוגיה שלהם – ובמיוחד תפקידם בהפרעות מוח אנושיות – נותרה חמקמקה.
במחקר חדש שפורסם ב דוחות תאי גזעצוות בהובלת חוקרים במכללת ביילור לרפואה ובמכון המחקר הנוירולוגי של ג'אן ודן דאנקן (דאנקן NRI) בבית החולים לילדים בטקסס חושף גנים ספציפיים המגדירים NPCs. חשוב לציין כי הצוות זיהה גם מוטציות של גנים של NPC העשויים להיות מעורבים בתפקוד המוח האנושי ובמצבים נוירולוגיים, מה שהציע תובנות חדשות לגבי השורשים המולקולריים של הפרעות עצביות.
"האתר של נוירוגנזה למבוגרים הוא הגירוס הדנטטי בהיפוקמפוס, המרכז ללמידה וזיכרון. בהשוואה לאזורי מוח אחרים, אזור קטן זה במוח מחזיק אוכלוסייה דלילה של NPCs וצאצאיהם", אמר הכותב המשותף לד"ר מירג'נה מלטיה-סאביץ ', פרופסור לתואר שני-ד"ר מירג'אנה-סאביץ', פרופסור לילד. "נוירונים חדשים מיוצרים בתחום זה מדי יום והם משתתפים בלמידה ובזיכרון כמו גם בבקרת מצב רוח. הבנת הנוירוגנזה חשובה מכיוון שהיא עלולה להוביל לשיפור מצבים כמו דמנציה, לקויות למידה, דיכאון ומצבים נוירולוגיים ונפשיים אחרים."
היה מאתגר לזהות NPCs מכיוון ש"תאים אלה כל כך נדירים ונראים כל כך כמו שכניהם, עד שקשה היה להצביע על חתימתם הגנטית הייחודית ", אמר הסופר הראשון ד"ר ויליאם ט. צ'וי, שהיה סטודנט לתואר שני במעבדת Maletić-Savatić כאשר הוא עבד על פרויקט זה והיה בית ספר לרפואה של רופא-סאוויד.
חשבנו שניתן להשיג בהצלחה את הזיהוי של סמנים ספציפיים ל- NPC על ידי שילוב גישות חישוביות וניסוייות. "
ד"ר זנדונג ליו, מחבר משותף לתאריך, פרופסור חבר לרפואת ילדים-נוירולוגיה בביילור ודאנקן NRI חוקר
"השתמשנו בגישה חישובית הנקראת אלגוריתם מיון דיגיטלי (DSA) שפותחה לניתוח נתונים הטרוגניים המכילים תערובות של סוגי תאים", אמר הסופר הראשון-ראשוני ד"ר ג'רארד קפוצ'יו, מקורב לפוסט-דוקטורט במעבדת Maletić-Savatić. "בעזרת DSA סיפנו נתונים גנטיים מורכבים כדי לזהות אילו גנים פעילים ב- NPCs ומצאנו דפוסי ביטוי גנים ייחודיים, כמו טביעות אצבעות גנטיות, עבור תאים אלה. בגישה זו, זיהינו 129 גנים הפעילים מאוד ב- NPCs בעכברים."
"החלק הקריטי של הגילוי שלנו הגיע כשפנינו את הגנים האלה עם נתונים אנושיים", אמר צ'וי. "מצאנו כי 25 מהגנים הללו היו ידועים כבר כגורמים למחלות נוירולוגיות ספציפיות בבני אדם כאשר הם מוטציה. אפילו יותר מרגש, זיהינו 15 גנים מועמדים חדשים שאנו צופים קשורים להפרעות נוירולוגיות שלא הוסברו בעבר בקרב חולים."
"הגישה שלנו לא רק שופכת אור על הארכיטקטורה המולקולרית של NPCs אלא גם מספקת משאב חשוב ללימוד הקשרים בין ביולוגיה של תאי גזע עצביים לבין הפרעות אנושיות", אמר קפוצ'יו.
הממצאים ממחישים את כוחם של מסגרות חישוביות פשוטות לחשיפת ביולוגיה משמעותית ורלוונטית למחלות שיכולות להשפיע ישירות על חולים על ידי הצעת מסלולים חדשים להבנה וטיפול במצבים נוירולוגיים שעלולים להיות.
תורמים אחרים לעבודה זו כוללים את Fatih Semerci, Jill A. Rosenfeld, Toni Claire Tacorda, Guantong Qi, Anthony W. Zoghbi, Yi Zhong, Hu Chen and Pengfei Liu. המחברים קשורים לאחד או יותר מהמוסדות הבאים: מכללת ביילור לרפואה, דאנקן NRI, מעבדות ביילור גנטיקה ואוניברסיטת יוסטון.
עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי מענקים מהמכון הלאומי להזדקנות (1R01AG076942), המכון הלאומי של יוניס קנדי שרייבר לבריאות ילדים ופיתוח אנושי של המוסדות הלאומיים לבריאות (P50HD103555) והליבה הגנומית והפרופילית RNA במכללת ביילור לרפואה. תמיכה נוספת ניתנה על ידי אוטיזם סובס, סינתיה ואנטוני פטרלו העניקה, תוכנית ההכשרה של NLM באינפורמטיקה ביו -רפואית (T15LM007093), תוכנית הכשרה לביולוגיה התפתחותית (T32HD055200) ותוכנית ההכשרה למדען רפואי BCM.
