קבוצת מחקר מאוניברסיטת ג'ורג'טאון פיתחה טכנולוגיה המאפשרת שליטה על ריכוזים של מולקולות המכוונות את צמיחת האקסונים במוח ובגוף לכיוון רצוי. הטכנולוגיה גם מאפשרת למדוד את רגישות האקסון לריכוזים, והראתה כי רגישותו גבוהה מאוד.
ינון קוסטיקה
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/axonesgrowth.html
המוח מציב בפני החוקרים בימינו תעלומות רבות שעוד רבה הדרך לפיתרונן. המוח בנוי מכ-10 עד 100 מיליארד נוירונים, שהם אבני הבניין של המוח. הנוירון הוא סוג של תא, המורכב מגרעין, משלוחות קצרות ומשלוחה ארוכה. השלוחות הקצרות נקראות דנדריטים (דנדרום – עץ ביוונית) והן מעבירות מידע אל הנוירון מנוירונים שכנים. השלוחה הארוכה נקראת אקסון ובאמצעותה שולח הנוירון פקודות או מידע לתאי עצב אחרים. סיבי העצבים שעוברים בגופנו ומעבירים פקודות מהמוח עד לקצות האצבעות מורכבים מאותם אקסונים. בדומה לאופן שבו אנו מחברים את המחשב על חלקיו (עכבר, מקלדת, רמקולים וכד'), כך המוח זקוק לאקסונים אלו על מנת שיוכל לשלוח פקודות לחלקי הגוף, ולשם העברת מידע בתוך המוח.
תעלומה מרתקת שהציב המוח בפני החוקרים היא כיצד אותם אקסונים גדלים בכיוון הנכון בזמן התפתחות המערכת העצבית, שכן בניגוד למחשב המגיע עם הוראות למשתמש, הכוונת הצמיחה של אקסונים בגוף (Axonal guidance) נעשית על ידי סימונים מולקולריים שהגוף יוצר. מחקר רב נעשה על מנת להבין אילו מולקולות משתתפות בתהליך ההכוונה ובאילו מינונים, אולם עד כה לא נמצאה שיטה ליצירת הכוונה מלאכותית שכזו, שכן לא התאפשר לשלוט על ריכוז המולקולות, למדוד את רגישות האקסון למולקולות אלו, ועד כמה הריכוז משפיע על צמיחת האקסון. מלבד התפתחות מערכת העצבים, תופעה דומה מתרחשת לאחר פציעה קשה, כאשר אקסונים הנשלחים מהמוח לאזור הפגוע נקטעים ומותירים את האזור מנוון. לעיתים נצפית לאחר הפגיעה צמיחה מחודשת של אקסונים המתאחים עם האקסונים באזור הפגוע. האיחוי לעיתים שלם עד כדי כך שהוא מביא אף לחזרה לתפקוד מלא של האזור הפגוע. תהליך זה נקרא רה-גנרציה (Regeneration).
תעלומה זו נפתרה החודש, כאשר חוקרים מאוניברסיטת ג'ורג'טאון הודיעו כי הם פיתחו טכנולוגיה חדשה המאפשרת מדידה מדויקת של רגישות האקסונים למולקולות שונות, שסברו שיש להן קשר לצמיחתם. במחקר, שפורסם בגיליון יוני של Nature Neuroscience הודיעו החוקרים כי הם מצאו רגישות גבוהה להפליא של האקסונים לאותן מולקולות, שאכן כיוונו את צמיחת האקסונים לכיוון הרצוי.
"סקרנה אותי הפיזיקה של תהליך החיבור הזה, והיא הובילה את המעבדה שלנו בכיוון שונה מאשר מעבדות אחרות שחקרו את הנושא" אמר פרופסור ג'ף גודהיל מהחוג למדעי המוח במרכז הרפואי של אוניברסיטת ג'ורג'טאון. "ברגע שיצרנו סביבה יציבה, ויכולנו לשלוט בגרדיאנטים המולקולריים (כיוון שבו ריכוז המולקולות הוא הגבוה ביותר, י.ק.), נדהמנו לגלות עד כמה רגישים אקסונים לשינויים מזעריים בריכוז של מולקולות מכוונות. גילינו שהבדל של מולקולה אחת בריכוז ליד קצה האקסון יכולה להשפיע באופן מדיד על הכיוון שבו האקסון צומח".
גודהיל מציין שהגישה בה נקטו, שהתבססה על הפיזיקה שבתהליך, עשויה בסופו של דבר לעזור לחוקרים ללמוד כיצד מערכת העצבים מתחדשת לאחר פציעה. "מובן מאליו שככל שנבין יותר מה משפיע על חיבור האקסונים באופן טבעי, כך גדל הסיכוי שנפענח כיצד חיבורים יכולים להיווצר מחדש לאחר שהם כביכול אבדו".
ייתכן שלטכנולוגיה שפותחה יהיו שימושים מחוץ לתחום מדעי המוח. גודהיל הוסיף כי "בסרטן, ובנושאים אחרים בביולוגיה בהם יש חשיבות לתנועת תאים, אנו סבורים כי הטכנולוגיה החדשה עשויה לעזור ללמוד על תנועה [של תאים] בתגובה לגרדיאנטים".
לקבוצת החוקרים יש תוכניות להרחיב את המחקר על גרדיאנטים מולקולריים והכוונה אקסונית תוך שימוש בטכנולוגיה המאפשרת דגימת תמונה ברמה התאית במספר מוקדים בו זמנית (Time lapse imaging), וללמוד אם האקסונים גם מגיבים למולקולות דוחות, שמרחיקות את האקסון מלצמוח לאזורים מסוימים.
הידיעה באוניברסיטת ג'ורג'טאו
ידען המוח
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~863274887~~~58&SiteName=hayadan
