"סאיינס" מגלה: חוקרי הטכניון גילו לראשונה כיצד גן מסויים "מפסל" נוירונים במערכת העצבים

27הנוירונים בעלי מבנים הדומים לחנוכיה; לגילוי עשויות להיות השלכות עתידיות מרחיקות לכת על שיקום נזקים במערכת העצבים

חוקרי הטכניון גילו כיצד הגן 1-EFF מצליח לעצב ענפים מסועפים בגודל ננומטרי בנוירונים. לגילוי זה, המתפרסם בכתב העת המדעי היוקרתי "סאיינס" (Science), עשויות להיות השלכות עתידיות מרחיקות לכת בתחום שיקום מערכת העצבים או חוט השידרה, בעקבות נזק שנגרם להם.

הדוקטורנטית מיטל אורן-סויסה הגיעה לתגלית במסגרת עבודת הדוקטורט שלה, בהנחייתו של פרופסור בני פודבילביץ' מהפקולטה לביולוגיה בטכניון. במחקר נעשה שימוש בתולעת זעירה בשם C. elegans, המשמשת למחקרים מסוג זה. "לנוירונים יש מורפולוגיה מסובכת", אומר פרופסור פודבילביץ'. "במוחנו הם נראים כמו עצים ויש להם ענפים מסועפים. בנוירונים המסועפים האלו משמשים הענפים כחיישני מידע, ולכן חשובים לתפקוד התקין של אותו נוירון. למרות שהנוירונים הללו נחקרים כבר למעלה ממאה שנים, מעט מאוד ידוע על אופן היווצרותם וחשיבות המבנה שלהם לתפקוד. לכל בן אדם יש מאה מיליארד נוירונים, המחוברים זה לזה על ידי סינפסות. שאלת המחקר שהובילה אותנו הייתה כיצד נוצרים הנוירונים המסועפים והאם הצורה שלהם חשובה לפעילותם".

בתולעת C. elegans יש רק 302 נוירונים. לפני כשלושים שנה מיפו חוקרים בריטים, בראשות פרופסור ג'ון וייט, את כל הנוירונים והסינפסות המחברות ביניהם באמצעות הסתכלות במיקרוסקופ אלקטרונים על אלפי חתכים דקים לאורכה של התולעת. הם מצאו שבתולעת הנוירונים פשוטים, עם הסתעפויות בודדות.

במרוצת השנים גילו חוקרים נוירונים אצל התולעת, שיש להם הסתעפויות. חוקרי הטכניון התמקדו בנוירונים הללו, ומצאו כי הם יותר מסועפים ממה שחשבו עד כה ומורכבים ממספר רב של ענפים, אשר מתפרשים על פני כל הגוף של התולעת. הם הסתכלו על הנוירונים באמצעות חלבון פלורסנטי (מאיר) במיקרוסקופ קונפוקלי, אשר מסוגל לייצר חתכים אופטייים מדוייקים. הם ביצעו עשרות חתכים ומיפו בצורה מדוייקת כל אחד מהענפים של הנוירונים הללו, מאות במספר. "ואז מצאנו יחידה שחוזרת, שנראית כמו חנוכיה בעלת מספר קנים משתנה", מספרת מיטל אורן-סויסה. בהמשך ראו החוקרים כיצד ה"חנוכיה" הזו מתפתחת. היא מתחילה כתא אשר ממנו מתפתחים ויוצאים "ענפים". פרופסור מרטין צ'לפי, חתן פרס נובל, מצא כבר בשנות השמונים של המאה הקודמת, כי שני הנוירונים הללו הם נוירוני חישה אשר חשים בכאב.

בהמשך המחקר מצאו חוקרי הטכניון כיצד מתחילות ההסתעפויות מכל "גזע" של "חנוכיה". כאשר צילמו זאת בוידאו, הם ראו שמדובר בתבנית מאוד דינמית. כאשר ענף פונה משום מה לכיוון לא נכון, התולעת "מתקנת" זאת על ידי משיכתו בחזרה. החוקרים ניסו להבין תופעה זו, ולכן בהמשך מחקרם, הם חיפשו חלבונים אשר משפיעים על פעולת המשיכה. הם הפריעו לתהליך הטבעי בעזרת מוטציה שמצאו כבר לפני עשר שנים – בגן בשם EFF-1 האחראי על איחוי בין תאים.

"כשהסתכלנו על מוטציות (תולעים בלי הגן הזה) ראינו שאין להן 'חנוכיות', אלא 'בלגן' שלם של ענפים", מספר פרופסור פודבילביץ'. "מכאן הסקנו שהגן הזה הוא האחראי על בניית ה'חנוכיות', הוא ה'פסל', הוא ה'מעצב', ונותר לנו לבדוק כיצד הוא עושה זאת".
בבדיקתם מצאו החוקרים שזה נעשה על ידי שני מנגנונים עיקריים – מנגנון אשר יודע למשוך בחזרה ענפים מיותרים שגדלו יתר על המידה או בכיוונים לא נכונים ומנגנון שיודע לעשות איחוי בין ענפים תועים, ובכך הוא עוצר את נדידתם.

"חשוב היה למצוא גנים כאלה, כי בעזרתם ניתן יהיה למצוא, גם בבני אדם, את הגנים האחראים לבניית הנוירונים במוח האנושי", הם אומרים. "דבר זה יוכל לשמש, אולי, לריפוי לאחר פגיעה אנושה במוח או בחוט השידרה".
במחקר השתתפו גם ד"ר גידי שמר מהפקולטה לביולוגיה בטכניון וכעת ב– University of North Carolina בארה"ב, ד"ר דייויד הול מAlbert Einstein College of Medicine- בניו יורק, ארה"ב וד"ר מילאת טריינין מבית הספר לרפואה, הדסה באוניברסיטה העברית.

בתמונה: ה"חנוכיות" בתולעת. צילום – מיטל אורן-סויסה, "סאיינס" והטכניון.