מדענים ישראלים גידלו "מוחות זעירים" במעבדה וגילו כיצד נוצרים קפלי המוח - מדע - הארץ

מדענים ישראלים גידלו "מוחות זעירים" במעבדה וגילו כיצד נוצרים קפלי המוח

חוקרים במכון ויצמן מצאו גנים המעורבים בפגיעה בהתפתחות המוח כחלק ממחקר על היווצרות הקפלים. הממצאים עשויים לסייע בהבנה של שורת מחלות הקשורות בפעילות המוח

עידו אפרתי
עידו אפרתי
שתפו כתבה במיילשליחת הכתבה באימייל
התפתחות האורגנואיד שיצרו החוקרים
עידו אפרתי
עידו אפרתי

האדם נולד אולי כ"לוח חלק" (טבולה ראסה) בתחושותיו ובמחשבתו, כפי שטען אריסטו, אבל מוחו, לעומת זאת, רחוק מלהיות חלק. קליפתו עתירת קפלים כאגוז מלך, ובמקרים שבהם נולד אדם עם מוח חלק ונטול קפלים - המשמעות היא הפרעה התפתחותית חמורה.

אותם חריצים ונקיקים מוכרים שבקליפת המוח נועדו לדחוס את מבנה המוח אל תוך הגולגולת, והם נוצרים במהלך ההתפתחות העוברית של האדם. השאלה כיצד נוצרים הקפלים מבחינה ביולוגית ופיזיקלית, ולא פחות חשוב מכך, מה גורם לפגיעות שונות בתהליך היווצרותם – מעסיקה חוקרי מוח לאורך השנים. 

מדעני מכון ויצמן למדע יצרו מודלים של מוחות זעירים במעבדה, גילו כיצד נוצרים הקפלים במוח האדם, ומצאו קבוצות גנים המעורבים בפגיעה בהתפתחות תקינה של הקפלים שבהם מסתתרים חלק מתפקידיו החשובים של המוח. במחקר, שהתפרסם היום (שני) בכתב העת Nature Physics, השתמשו החוקרים בשיטה חדשנית לגידול "מוחות" אדם זעירים במעבדה, כדי לדמות ולחשוף את המנגנונים שגורמים להיווצרות קפלי המוח. המחקר נערך במעבדתה של פרופ' אורלי ריינר מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית על ידי ד"ר אייל קרצברון.

בשנת 1993 זיהתה ריינר מוטציה בגן, הקרוי LIS1, כאחראית לתסמונת שגורמת לתינוקות להיוולד עם מוח חלק וכתוצאה מכך לפגיעה מוחית קשה. במצב תקין, הגן הוא בעל תפקיד מרכזי ביצירת שלד התא. "ילדים שנולדים עם מוח חלק סובלים מפגם מאוד קשה בתפקוד המוחי, מה שמוביל לשורה של מחלות ותוחלת חיים קצרה", מסבירה ריינר. “למרות כל המחקרים שנערכו, עדיין לא ברור איך ומדוע נוצרים אותם מוחות ללא-קפלים”, היא אומרת.

האורגנואיד שפיתחו החוקרים במכון ויצמן

במהלך העשור האחרון נרשמה התפתחות משמעותית ראשונה, כאשר צוותי מחקר מיפן ומאוסטריה גידלו לראשונה מבנים דמויי מוח אדם, המכונים "אורגנואידים", מתאי גזע עובריים. "קיווינו שהיא תאפשר לנו להבין תהליכי התפתחות של המוח האנושי שלא ניתן להבין באמצעות חיות מודל כמו עכברים, מפני שאצלם המבנה התקין של המוח הוא חלק", אומרת ריינר. אלא שעד מהרה התברר כי השיטה לוקה בכמה חסרונות ואינה מדמה באופן מדויק מספיק את התפתחות המוח.

כדי להתגבר על המגבלות פיתח קרצברון, פיזיקאי בהכשרתו, גישה חדשה לגידול האורגנואידים. השיטה אפשרה לתאים להתארגן בצורת מבנה דק ועגלגל העוטף חלל צר, המזכיר פיתה. הרקמה הדקה אפשרה למעשה הדמיה בזמן אמת של התפתחות המוח. בשבוע השני של התפתחות ה"מוחות" הופיעו קפלים שהלכו והעמיקו. זו הפעם הראשונה שבה זוהו קפלים באורגנואידים. מבחינה פיזיקלית, היווצרות הקפלים היא תוצאה של דינמיקה בין שני כוחות מנוגדים: התכווצות שלד תאי בליבת המוח והתרחבות גרעיני התאים סמוך לפני השטח.

בשלב הזה נכנס לתמונה אותו גן LIS1 שגילתה ריינר לפני כ-25 שנה. המודל החדש אפשר לעמוד על ההבדלים בין תאי מוח תקינים ובכן כאלה הנושאים מוטציה של הגן.  "גילינו הבדל משמעותי מאוד בתכונות הפיזיקליות והביולוגיות של התאים – כמו למשל, במהירות התנועה של גרעיני התאים אל הליבה ובחלבוני המרקם שבין התאים", אמרה ריינר.

עוד טרם פרסום המחקר נרשמה התעניינות בקהילה המדעית בגישה החדשה לגידול אורגנואידים. "יש לנו כאן מודל שהוא לא בדיוק מוח, אבל הוא מודל טוב להתפתחות המוח וכעת אנחנו מבינים טוב יותר למה המוח בחולים הוא חלק ולא מקופל", היא אומרת. החוקרים מתכננים להמשיך לפתח את המודל, בניסיון להבין מחלות נוספות הקשורות בהתפתחות לקויה של המוח, ובהן מיקרוצפליה (מוח קטן), אפילפסיה, וסכיזורפניה. במחקר השתתפו גם ד״ר יעקוּבּ חנא המתמחה בטיפול בתאי גזע עובריים, ותלמיד המחקר אדיטיה קשירסגר.

תגובות

הזינו שם שיוצג כמחבר התגובה
בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שהינני מסכים/ה עם תנאי השימוש של אתר הארץ