מדענים גילו חלבון מפתח שאחראי לאסימטריה במוח

המנגנונים הגנטיים העומדים בבסיס ההבדלים הייחודיים של המוח מימין לשמאל מובנים כעת טוב יותר באמצעות מחקר חדש, מה שסולל את הדרך להבנה טובה יותר של הפרעות אנושיות הקשורות לאסימטריה במוח.

לחלבון בשם Cachd1 ממלא תפקיד מפתח בביסוס המבנה והתפקוד העצבי השונים של כל צד של המוח, מצאו חוקרים מ-UCL, מכון Wellcome Sanger, אוניברסיטת אוקספורד ומשתפי פעולה אחרים. המחקר פורסם בScience.

על ידי עריכת ניסויים גנטיים על דג זברה, חוקרים גילו שכאשר מתרחשת מוטציית Cachd1, הצד הימני של המוח מאבד את ההתפתחות הא-סימטרית הרגילה שלו והופך לתמונת מראה של הצד השמאלי. הפרעה זו גורמת לקשרים עצביים חריגים המשפיעים על תפקוד המוח.

תגלית זו שופכת אור על המנגנונים הגנטיים העומדים בבסיס אסימטריה מוחית, תופעה שנצפתה במיני בעלי חיים רבים, כולל בני אדם. הבנת תהליכים אלו עשויה להוביל להבנה טובה יותר של הפרעות אנושיות שבהן מופרעת אסימטריה של המוח, כגון סכיזופרניה, מחלת אלצהיימר והפרעות בספקטרום האוטיסטי.

למרות אנטומיית המראה שלהם, להמיספרה השמאלית והימנית של המוח האנושי יש הבדלים תפקודיים המשפיעים על קשרים עצביים ותהליכים קוגניטיביים כמו שפה. כיצד נוצרים ההבדלים משמאל-ימין במעגלים עצביים עדיין לא מובן.

באמצעות דג זברה - מודל אורגניזם ידוע לחקר התפתחות המוח הודות לעוברים השקופים שלהם - יצאו החוקרים לחקור כיצד Cachd1 עשוי להשפיע על אסימטריה במוח.

הצוות מצא שכאשר Cachd1 עובר מוטציה, אזור במוח הנקרא הבנולה מאבד את ההבחנה הרגילה שלו משמאל לימין. נוירונים בצד ימין הופכים דומים לנוירונים בצד שמאל, משבשים את הקשרים העצביים בהאבנולה ועלולים להשפיע על תפקודו.

השחתה של cachd1 באמצעות מורפולינוס מביאה לסימטריה דו-צדדית. (A-B) נוף גב ב-4 ימים לאחר ההפריה של סוגי בר שלא הוזרקו וזחלים שהוזרקו ב-cachd1 מורפולינו לאחר הכלאה באתר שלם באמצעות הכלאה אנטי-סנסית נגד סמני גב גב אסימטריים kctd12.1. (ג) RT-PCR למחצה עבור תעתיקי cachd1. מקור: מדע (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970

ניסויים בקשירת חלבונים הראו ש-Cachd1 נקשר לשני קולטנים המאפשרים לתאים לתקשר דרך מסלול האותות Wnt, אחד ממסלולי התקשורת התאיים שנחקרו בצורה אינטנסיבית ביותר, הממלא תפקידים חשובים בהתפתחות המוקדמת, היווצרות תאי גזע ומחלות רבות.

בנוסף, נראה כי ההשפעה של Cachd1 היא ספציפית לצד הימני של המוח, דבר המצביע על נוכחות של גורם מעכב לא ידוע המגביל את פעילותו בצד שמאל. למרות שהפרטים המלאים עדיין לא הובהרו, עדויות מצביעות בתוקף על כך ש-Cachd1 ממלא תפקיד מפתח בביסוס ההבחנה בין הצד השמאלי והימני של המוח המתפתח על ידי ויסות התקשורת הסלולרית במיוחד בצד ימין.

מחקרים עתידיים יבחנו האם ל-Cachd1 יש פונקציות חשובות אחרות הקשורות למסלול Wnt.

"זה היה פרויקט שיתופי מאוד שהפיק תועלת רבה מגישה בין-תחומית - גנטיקה, ביוכימיה וביולוגיה מבנית חברו יחד כדי להבין טוב יותר את ביסוס אסימטריה של שמאל-ימין במוח, כמו גם לזהות מרכיב חדש של מסלול איתות חשוב עם תפקידים מרובים בבריאות ובמחלות", אומר ד"ר גארת' פאוול, מחבר שותף במחקר, דוקטורנט לשעבר במכון Wellcome Sanger וכיום חבר במחלקה לביולוגיה של תאים והתפתחותית של UCL.

"אני שמח לראות את הפרסום של מחקר שיתופי מאוד זה, שהפגיש אנשים מוכשרים רבים עם תחומי עניין וכישורים מדעיים שונים ממוסדות שונים. יחד, הצוות אפשר לנו לגלות תגליות חדשות ומרגשות הן במסלול האותות של Wnt והן בפיתוח אסימטריה במוח", אומר פרופסור סטיב ווילסון, מחבר בכיר של המחקר מהמחלקה לביולוגיה של תאים והתפתחותית של UCL.