"מפת המוזיקה מראה שחלק מתאי המוח מזדקנים מהר יותר"

מהנדסים מאוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו, גילו כי תאי מוח מסוימים מזדקנים מהר יותר מאחרים, והם נמצאים בשפע באופן לא פרופורציונלי אצל אנשים עם מחלת אלצהיימר. החוקרים הבחינו גם בהבדלים בתהליך ההזדקנות של תאי מוח מסוימים בהתאם למגדר: בקליפת המוח של נשים יש שיעור גבוה יותר של אוליגודנדרוציטים "זקנים" בהשוואה לנוירונים "זקנים" בהשוואה לקליפת המוח של גברים.

תגליות אלו התאפשרו הודות לטכניקה חדשה בשם MUSIC (מיפוי אינטראקציות של חומצות גרעין בתאים בודדים), המאפשרת לחוקרים להציץ לתוך תאי מוח בודדים ולמפות את האינטראקציות בין כרומטין - הצורה המפותלת היטב של DNA - ו-RNA. הטכניקה מאפשרת לדמיין אינטראקציות אלו ברמת תאים בודדים ולחקור כיצד הן משפיעות על ביטוי גנים.

"מוזיקה היא כלי רב עוצמה המאפשר לנו לקבל תובנה עמוקה יותר לגבי ההיבטים המורכבים של מחלת אלצהיימר ", אמר מחבר המחקר הבכיר שנג ג'ונג, פרופסור במחלקה להנדסה ביו-מדעית ע"ש שו צ'יאן-גן לאי בבית הספר להנדסה ע"ש ג'ייקובס באוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו.

"לטכנולוגיה זו יש פוטנציאל לחשוף מנגנונים מולקולריים חדשים העומדים בבסיס הפתולוגיה של מחלת אלצהיימר, אשר יכולים לסלול את הדרך להתערבויות טיפוליות ממוקדות יותר ולשיפור התוצאות עבור החולים."

המוח האנושי מכיל רשת מורכבת של תאים המתקשרים ומגיבים בדרכים מורכבות. בתוך כל אחד מתאים אלה, רכיבים גנטיים, כולל כרומטין ו-RNA, מקיימים אינטראקציה דינמית כדי לקבוע תפקודים תאיים קריטיים. ככל שתאי המוח גדלים ומזדקנים, אינטראקציות אלה בין כרומטין ל-RNA משתנות. וקומפלקסים אלה יכולים להשתנות במידה רבה מתא לתא, במיוחד בתאים בוגרים. עם זאת, פתרון המורכבויות של אינטראקציות אלה נותר אתגר.

לעזרה הגיעה טכניקה בשם MUSIC, המספקת הצצה לתפקודם הפנימי של תאי מוח בודדים. באמצעות MUSIC, צוותו של ג'ונג ניתח דגימות מוח לאחר המוות, ובמיוחד רקמת קליפת המוח הקדמית האנושית, מ-14 תורמים בגיל 59 ומעלה, חלקם עם מחלת אלצהיימר וחלקם ללא.

הם מצאו שסוגים שונים של תאי מוח הציגו דפוסים שונים של אינטראקציות בין כרומטין ל-RNA. מעניין לציין, שתאים עם פחות אינטראקציות קצרות עם כרומטין נטו להראות סימני הזדקנות ומחלת אלצהיימר.

"באמצעות טכנולוגיה טרנספורמטיבית זו לניתוח תאים בודדים, גילינו שחלק מתאי המוח מבוגרים יותר מאחרים", אמר ז'ונג. הוא הסביר כי לאנשים עם אלצהיימר יש מספר גבוה יותר של תאי מוח מבוגרים יותר מאשר לאנשים בריאים.

חוקרים מאמינים שהתגלית עשויה לסייע בפיתוח טיפולים חדשים למחלת אלצהיימר.

"אם נוכל לזהות גנים לא מווסתים בתאים ישנים אלה ולהבין את תפקידיהם במבנה הכרומטין המקומי, ייתכן שנוכל גם לזהות מטרות טיפוליות פוטנציאליות חדשות", אמר המחבר הראשון של המחקר שינגז'או וון, מועמד לדוקטורט בביואינפורמטיקה במעבדה של ג'ונג.

המחקר מצא גם הבדלים בין המינים באופן שבו תאי המוח מזדקנים. בקליפת המוח של נשים, החוקרים מצאו יחס גבוה יותר של אוליגודנדרוציטים ישנים לנוירונים ישנים. אוליגודנדרוציטים הם סוג של תאי מוח היוצרים שכבת מגן סביב נוירונים. בהתחשב בתפקידם הקריטי בשמירה על תפקוד מוחי תקין, מספר מוגבר של אוליגודנדרוציטים ישנים עלול להחריף את הירידה הקוגניטיבית.

"הנוכחות הלא פרופורציונלית של אוליגודנדרוציטים מזדקנים בקליפת המוח של נשים עשויה לשפוך אור חדש על הסיכונים המוגברים להפרעות ניווניות ופסיכיאטריות שנצפו אצל נשים", אמר וון.

השלב הבא של החוקרים יהיה לייעל עוד יותר את MUSIC כך שניתן יהיה להשתמש בו לזיהוי גורמים - כגון גנים רגולטוריים ומעגלים גנטיים - האחראים להזדקנות מואצת בתאי מוח מסוימים.

"לאחר מכן נפתח אסטרטגיות לדיכוי הפעילות של גנים או מעגלים אלה, בתקווה להאט את הזדקנות המוח", אמר ג'ונג.

תוצאות העבודה מתוארות בפירוט במאמר שפורסם בכתב העת Nature.