מדענים גילו חלבון מפתח האחראי לאסימטריה במוח

המנגנונים הגנטיים העומדים בבסיס ההבדלים הייחודיים בין ימין לשמאל במוח מובנים כיום טוב יותר הודות למחקר חדש, שסולל את הדרך להבנה טובה יותר של הפרעות אנושיות הקשורות לאסימטריה חריגה במוח.

חוקרים מאוניברסיטת קולומביה של אנגליה, מכון וולקום סנגר, אוניברסיטת אוקספורד וחוקרים נוספים מצאו כי חלבון בשם Cachd1 ממלא תפקיד מפתח ביצירת מבנה ותפקוד עצבי שונים בכל צד של המוח. המחקר פורסם בכתב העת Science.

באמצעות עריכת ניסויים גנטיים על דגי זברה, החוקרים גילו שכאשר Cachd1 עובר מוטציה, הצד הימני של המוח מאבד את התפתחותו האסימטרית הרגילה והופך לתמונת מראה של הצד השמאלי. הפרעה זו גורמת לקישוריות עצבית לא תקינה, המשפיעה על תפקוד המוח.

תגלית זו שופכת אור על המנגנונים הגנטיים העומדים בבסיס אסימטריה מוחית, תופעה שנצפתה במינים רבים של בעלי חיים, כולל בני אדם. הבנת תהליכים אלה עשויה להוביל להבנה טובה יותר של הפרעות אנושיות בהן האסימטריה המוחית מופרעת, כגון סכיזופרניה, מחלת אלצהיימר והפרעות על הספקטרום האוטיסטי.

למרות האנטומיה הדמוית-ראי שלהן, להמיספרות השמאלית והימנית של המוח האנושי יש הבדלים תפקודיים המשפיעים על קשרים עצביים ותהליכים קוגניטיביים כמו שפה. כיצד נוצרים הבדלים אלה בין שמאל לימין במעגלים עצביים עדיין אינו מובן היטב.

באמצעות דגי זברה - אורגניזם מודל ידוע לחקר התפתחות המוח בשל עובריהם השקופים - החוקרים יצאו לחקור כיצד Cachd1 עשוי להשפיע על אסימטריה במוח.

הצוות גילה שכאשר Cachd1 עובר מוטציה, אזור במוח הנקרא הבנולה מאבד את ההבחנה הרגילה שלו בין שמאל לימין. נוירונים בצד ימין הופכים דומים לנוירונים בצד שמאל, דבר המשבש את הקשרים העצביים בהבנולה ומשפיע באופן פוטנציאלי על תפקודה.

הפחתת cachd1 באמצעות מורפולינום גורמת לסימטריה דו-צדדית. (AB) מבט גבי 4 ימים לאחר ההפריה בזחלים מסוג בר שלא הוזרק וזחלים שהוזרקו למורפולינו cachd1 לאחר הכלאה in situ בהרכבה מלאה באמצעות ריבו-גששים אנטי-סנס כנגד סמן ההבנולה הגבי האסימטרי kctd12.1. (C) RT-PCR חצי-כמותי של תמלילי cachd1. מקור: Science (2024). DOI: 10.1126/science.ade6970

ניסויי קישור חלבונים הראו ש-Cachd1 נקשר לשני קולטנים המאפשרים לתאים לתקשר דרך מסלול האיתות Wnt, אחד ממסלולי התקשורת התאית הנחקרים ביותר, אשר ממלא תפקידים חשובים בהתפתחות מוקדמת, היווצרות תאי גזע ובמחלות רבות.

יתר על כן, נראה כי ההשפעות של Cachd1 ספציפיות לצד ימין של המוח, דבר המצביע על כך שקיים גורם מעכב לא ידוע המגביל את פעילותו בצד שמאל. למרות שהפרטים המלאים עדיין אינם ברורים, הנתונים מצביעים מאוד על כך של-Cachd1 תפקיד מפתח בקביעת ההבחנה בין הצד השמאלי והימני של המוח המתפתח על ידי ויסות התקשורת התאית באופן ספציפי בצד ימין.

מחקרים עתידיים יבחנו האם ל-Cachd1 יש תפקודים חשובים אחרים הקשורים למסלול Wnt.

"זה היה פרויקט שיתופי מאוד שהפיק תועלת רבה מגישה בין-תחומית - גנטיקה, ביוכימיה וביולוגיה מבנית התאחדו כדי להבין טוב יותר את היווצרות האסימטריה בין שמאל לימין במוח, כמו גם לזהות מרכיב חדש של מסלול איתות חשוב בעל תפקידים מרובים בבריאות ובמחלות", אומר ד"ר גארת' פאוול, מחבר שותף של המחקר, דוקטורנט לשעבר במכון וולקום סנגר וכיום חבר במחלקה לביולוגיה תאית והתפתחותית של UCL.

"אני שמח לראות את פרסום המחקר השיתופי הזה, אשר איחד אנשים מוכשרים רבים בעלי תחומי מחקר ומיומנויות שונים ממכונים שונים. יחד, הצוות איפשר לנו לגלות תגליות חדשות ומרגשות הן לגבי מסלול האיתות של Wnt והן לגבי התפתחות אסימטריה במוח", אמר פרופסור סטיב וילסון, מחבר בכיר של המחקר וחבר במחלקה לביולוגיה של התא וההתפתחות של UCL.