חדשות

שיטת סריקה חדשה גילתה גנים חדשים הקשורים במיקרוצפליה

סריקה גנטית של רקמות מוח אנושי שגודלו במעבדה הובילה לזיהוי מסלולים עצביים ו-35 גנים שמעורבים בהפרעה הנוירולוגית הנדירה הפוגעת בתינוקות

מוח אנושי. אילוסטרציה

צוות חוקרים אוסטרי בראשות מנהל המכון לביוטכנולוגיה מולקולרית בוינה, ד"ר יורגן קנובליך, דיווח בשבוע שעבר לכתב העת Science על פיתוחה של שיטת סריקה חדשנית של רקמות אנושיות שבאמצעותה זוהו גנים שלא היו מוכרים עד כה למדע ולרפואה המעורבים בהפרעה גנטית נדירה, מיקרוצפליה (Microcephaly), הגורמת לכך שתינוקות נולדים עם מוח קטן מהנורמלי וסובלים מבעיות מנטליות חמורות. להערכת הצוות, הטכנולוגיה עשויה בעתיד לשמש לאבחון גנים לא מוכרים הקשורים בעוד מחלות.

בדיווח נמסר כי נעשתה סריקה של רקמות מוח אנושי שגודלו במעבדה ובמהלכה זוהו 172 גנים. 35 מהם, כך התברר, לא היו מוכרים עד כה והתברר שהם קשורים בהפרעה הנוירולוגית הנדירה. בכך הם התווספו ל-27 גנים שעליהם ידוע קודם שנקשרו לאותה בעיה רפואית. כמו כן התגלתה מעורבות של כמה מסלולים עצביים שגם הם לא היו מוכרים ואף הם קשורים לאותה מחלה.

"בעבודה זאת הצגנו הוכחת היתכנות והדגמה יישומית של הטכנולוגיה", הסביר ד"ר קנובליך שהיה שותף לכתיבת הדיווח. "על ידי יכולתנו לחקור הרבה גנים של מחלות בו זמנית ואז לברר מי מהם רלבנטיים ברקמה אנושית למחלה, ניתן עתה לחקור עוד מחלות, בעיקר נדירות, הקשורות במערכות גוף אחרות".

במשך עשרות שנים הסתמכו מדענים על בעלי חיים קטנים כמודלים על מנת ללמוד כיצד מוח אנושי מתפתח. אלא שהתברר שמוחות של בני אדם אינם "גירסה גדולה" של מוחות מכרסמים, למשל. פני השטח של מוח עכבר או חולדה הם חלקים בעוד שהמוח האנושי דומה יותר במראהו ל"אגוז מלך" עתיר קפלים.

כמו כן, מכרסמים באים לעולם עם מוח די מפותח ומושלם כאשר רוב הנוירונים שבו במקומם וממשיכים להתעצב וליצור קשרים חדשים ביניהם לאחר מכן. לעומת זאת, אצל תינוק אנושי, לאחר שהוא בא לעולם מוחו כולל מספר עצום של נוירונים המעצבים ומאכלסים את הקורטקס, קליפת המוח.

בהמשך מתחוללים כמה תהליכים במוח האנושי שאינם מתרחשים במוחות של עכברים ומכרסמים ואלה אחראים לכך שהמוח האנושי גדל ונעשה רב עוצמה. "זה מצב שמייצר בעיה רפואית ואותה מחקרנו מבקש ללמוד", הוסיף ד"ר קנובליך.

לשם כך יצר הצוות מתאי גזע, אורגנואידים של מוח אנושי שגודלם כגודל עדשה (קטניות) והם מתפקדים ממש כמו מוח אנושי פעיל. הצוות ממוקד בחקר ההפרעות הקשורות בהתפתחות המוח כמו מיקרוצפליה ולשם כך גם נעשה שימוש בתחליפים מיניאטוריים של מוחות על מנת להתחקות אחרי רמזים לגנים שמעכבים התפתחות של מוח.

בדרך כלל מקובל לבצע סריקות גנטיות על ידי השבתת גנים מסוימים שנבחרים אחד-אחד על מנת להבין את תרומתם לתפקודי הגוף השונים. אלא שסריקת גנים אנושיים  מוגבלת לתאי רקמות שמגדלים אותם במעבדה בצלחות פטרי בשני מימדים, כאשר התאים לא פועלים הדדית במיוחד.

חקר מיקרוצפליה, שהיא מחלת רקמות, לא ניתן לבסס על דו מימד. לכן פותחה טכנולוגיה שקיבלה את השם CRISPR Lineage Tracing  ברזולוציה תאית ברקמה הטרוגנית (CRISPR-LICHT) - שימוש בטכנולוגיית עריכת הגנים המוכרת על מנת לבצע חיתוכים ב-DNA וכך להכות "מכת מחץ" בגנים. זאת, בשילוב עם טכנולוגיית קידוד (ברקוד) שעוקבת אחרי תאי גזע הוריים וצאצאי התאים, בעת שמוח האורגנואיד בתלת מימד מתפתח.

תוך שימוש באורגנואיד שהתפתח מתאי מוח של אדם שסבל ממיקרוצפליה, התבוננו החוקרים אחרי המוטציות שהביאו לגידול של מעט תאים ולכן גרמו לכך שהמוח היה קטן ונעשתה השוואה עם ההתפתחות של מוח בריא.

בהמשך נעשה שימוש ב-CRISPR-LICHT באופן סימוטלטני לסריקת 172 גנים בעלי פוטנציאל למיקרוצפליה ומתוך אלה אותרו אותם 25 הגנים הספציפיים שמעורבים בכל התהליך הבעייתי. בקבוצה זאת אותר גן שקיבל את השם Immediate Early Response 3 Interacting Protein 1 והוא בעל חשיבות לשלמות הרקמה.

ממצאי המחקר זכו להערכה רבה בקרב מומחים לתאי גזע שלא היו מעורבים בעבודה הזאת, ביניהם ד"ר כריסטן ברננד מבית הספר לרפואה הר סיני בניו יורק, שהתרשם מהדרך שבה נמצא הקשר לאותה מחלה נוירולוגית וזיהוי מוטציות בגנים מסוימים שקשורים בה. "עבודה זאת עשויה לסלול את הדרך להבנת מעורבותם של גנים שמהווים סיכון להופעת אותה הפרעה מוחית", אמר ד"ר ברננד.

בשלב הבא במחקר האוסטרי ישתמשו החוקרים באותה טכנולוגיית סריקה לזיהוי גנים שמעורבים באוטיזם.

נושאים קשורים:  מיקרוצפליה,  מחלות נדירות,  גנים,  תאי גזע,  מחקר,  חדשות,  סריקה גנטית,  מחלות נוירולוגיות
תגובות