תאי עצב אינם רק תאי עצב. תלוי עד כמה אנו מבחינים בדק, ישנם כמה מאות עד כמה אלפי סוגים שונים של תאי עצב במוח האנושי על פי החישובים האחרונים. סוגי תאים אלה משתנים בתפקודם, במספרם ובאורך התוספות הסלולריות שלהם, ובקשרים שלהם. הם פולטים מעבירים עצביים שונים לסינפסות שלנו, ובהתאם לאזור המוח – למשל, קליפת המוח או המוח האמצע – סוגי תאים שונים פעילים.
כאשר מדענים ייצרו תאי עצב מתאי גזע במנות פטרי לניסויים שלהם בעבר, לא ניתן היה לקחת בחשבון את המגוון העצום שלהם. עד כה החוקרים פיתחו רק נהלים לגידול כמה עשרות סוגים שונים של תאי עצב במבחנה. הם השיגו זאת באמצעות הנדסה גנטית או על ידי הוספת מולקולות איתות להפעלת מסלולי איתות סלולריים מסוימים. עם זאת, הם מעולם לא התקרבו להשיג את המגוון של מאות או אלפי סוגי תאי עצבים שונים שקיימים בפועל.
נוירונים הנגזרים מתאי גזע משמשים לעתים קרובות לחקר מחלות. אך עד כה, החוקרים התעלמו לעתים קרובות עם אילו סוגים מדויקים של נוירון הם עובדים. "
ברברה טרוטליין, פרופסור, המחלקה למדע והנדסה של מערכות ביולוגיות ב- ETH ציריך, באזל
עם זאת, זו לא הגישה הטובה ביותר לעבודה כזו. "אם אנו רוצים לפתח מודלים של תרבית תאים למחלות והפרעות כמו אלצהיימר, פרקינסון ודיכאון, עלינו לקחת בחשבון את הסוג הספציפי של תא העצב."
סינון שיטתי היה המפתח להצלחה
טרוטליין וצוותה ייצרו כעת בהצלחה מעל 400 סוגים שונים של תאי עצב. בכך, המדענים סללו את הדרך למחקר נוירולוגי בסיסי מדויק יותר עם ניסויים בתרבית תאים.
חוקרי ה- ETH השיגו זאת על ידי עבודה עם תרבות של תאי גזע פלוריפוטנטיים הנגרמים על ידי אנוש שנוצרו מתאי דם. בתאים אלה הם השתמשו בהנדסה גנטית כדי להפעיל גנים מסוימים לוויסות עצבי וטיפלו בתאים במורפוגנים שונים, סוג מיוחד של מולקולות איתות. טרוטליין וצוותה נקטו גישה שיטתית, תוך שימוש בשבעה מורפוגנים בשילובים וריכוזים שונים בניסויי המיון שלהם. זה הביא לכמעט 200 קבוצות שונות של תנאי ניסוי.
מורפוגנים
מורפוגנים הם שליחים הידועים ממחקר על התפתחות עוברית. הם אינם מופצים באופן אחיד בתוך עובר אלא מתרחשים במגוון ריכוזים ויוצרים דפוסים מרחביים. באופן זה הם מגדירים את מיקום התאים בתוך העובר, למשל בין אם תא נמצא בקרבת ציר הגוף או בגב, בטן, ראש או פלג גוף עליון. בהתאם לכך, מורפוגנים עוזרים לקבוע מה גדל היכן בעובר.
החוקרים השתמשו בניתוחים שונים כדי להוכיח שהם ייצרו למעלה מ -400 סוגים שונים של תא עצבים בניסוי שלהם. הם בדקו את ה- RNA (ולכן פעילות גנטית) ברמה של תאים בודדים, כמו גם את המראה החיצוני של התאים ותפקודם: למשל, איזה סוג של תוספת תאים היו להם בכמויות ואילו דחפים עצביים חשמליים הם פלטו.
לאחר מכן השוו החוקרים את הנתונים שלהם עם מידע ממאגרי מידע של נוירונים מהמוח האנושי. בכך הם הצליחו לזהות את סוגי התא העצבים שנוצרו, כמו אלה שנמצאו במערכת העצבים ההיקפית או בתאי המוח וחלק המוח ממנו הם מגיעים, בין אם הם תופסים כאב, קור או תנועה וכן הלאה.
תאי עצב חוץ-גופיים למחקר רכיבים פעיל
טרוטליין מבהיר שהם עדיין דרך ארוכה לייצר את כל סוגי התא העצבים שקיימים במבחנה. עם זאת, לחוקרים יש כעת גישה למספר גדול בהרבה של סוגי תאים שונים ממה שהיה להם בעבר.
הם היו רוצים להשתמש בתאי עצב חוץ גופיים כדי לפתח מודלים של תרבית תאים לחקר מצבים נוירולוגיים חמורים, כולל סכיזופרניה, אלצהיימר, פרקינסון, אפילפסיה, הפרעות שינה וטרשת נפוצה. מודלים של תרבות תאים מסוג זה מעניינת גם את המחקר התרופות לבדיקת ההשפעות של תרכובות פעילות חדשות בתרבויות תאים ללא בדיקת בעלי חיים, במטרה הסופית של יום אחד לרפא תנאים אלה.
בעתיד, התאים יכולים לשמש גם לטיפול בהחלפת תאים, הכולל החלפת תאי עצב חולים או מתים במוח בתאים אנושיים חדשים.
אך יש אתגר להתגבר לפני שזה יכול לקרות: החוקרים ייצרו לעתים קרובות תערובת של סוגים שונים של תאי עצב בניסויים שלהם. כעת הם פועלים למיטוב השיטה שלהם כך שכל מצב ניסיוני מייצר רק סוג תאים ספציפי אחד. יש להם כבר כמה רעיונות ראשוניים כיצד ניתן להשיג זאת.
