מידקין לעומת עמילואיד: חלבון התפתחותי במוח מעכב באופן מפתיע את הרכבת Aβ ואת היווצרות הפלאק

בקטלוגים הפרוטאומיים הענקיים של מוח אלצהיימר, שחקן אחד שלא זכה להערכה מספקת צץ שוב ושוב: midkine (MDK). חלבון זה מוגבר באופן ניכר בשלב מוקדם של המחלה וקשור קשר הדוק עם עמילואיד-β (Aβ), אך תפקידו בפתולוגיה נותר בגדר תעלומה זה מכבר. צוות סנט ג'וד ושותפיו עברו מ"מולקולה למודל חיה" והראו ש-MDK מחליש את הרכבת סיבי Aβ ומשפיע על היווצרות רובד עמילואיד. במהותו, זהו "נוגד טסיות" טבעי של Aβ, שהמוח עצמו מגביר במחלה.

רקע המחקר

מחלת אלצהיימר מטופלת כיום ב"פרדיגמת האנטי-עמילואיד": נוגדנים לעמילואיד-β (Aβ) אכן מסירים פלאקים ומאטים במידה בינונית את הירידה הקוגניטיבית בשלבים המוקדמים. בשנת 2023, ה-FDA אישר את לקאדמב, בשנת 2024 את דונמב; במקביל, מתקיימים ויכוחים על איזון התועלת והסיכונים (ARIA-בצקת/דימום), זמינות ועלות, כפי שניתן לראות מהחלטות ה-EMA/NICE ודיונים בעיתונות הקלינית. התמונה הטיפולית משתפרת, אך נותרה "צרה": יש צורך במטרות וגישות נוספות שלא רק יסירו פלאקים שכבר נוצרו, אלא גם ימנעו מאגרגטים של Aβ עצמם להיווצר ולגדול.

אחת הדרכים המבטיחות היא להסתמך על מנגנוני נוגדי טסיות דם אנדוגניים של המוח. תוארו אנשים כחלבונים משלהם, "שפרונים", אשר במבחנה ובמודלים יכולים להפריע לשלבים המוקדמים של הרכבת Aβ: קלסטררין, אפוליפופרוטאין E, טרנסתירטין, תחום BRICHOS וכו'. התמונה אינה ברורה: חלק מהחלבונים בריכוזים פיזיולוגיים מעכבים את תחילת הפיברילוגנזה, בעוד שאחרים, בהקשרים מסוימים, לעומת זאת, יכולים לקדם פרפור או לכידה תאית של "זרעים" - ומכאן העניין באותם מווסתים אנדוגניים שתפקידם ב-Aβ יציב וניתן לשחזור.

על רקע זה, הופנתה תשומת הלב למידקין (MDK), גורם גדילה הקושר הפרין הידוע בתפקידו בהתפתחות מערכת העצבים, התחדשות ודלקת. בחלקים פרוטאומיים של המוח בחולי אלצהיימר, MDK מוגבר באופן עקבי כבר בשלבים המוקדמים ומתואם עם Aβ, אך במשך זמן רב לא היה ברור האם מדובר פשוט ב"סמן של בעיה" או משתתף פעיל בתהליך. הביולוגיה של מידקין מציעה את שתי האפשרויות: זהו חלבון המושרה על ידי עקה המשתנה עם מגוון רחב של נזקים הן במערכת העצבים המרכזית והן בפריפריה, תוך אינטראקציה עם מספר מערכות קולטנים.

מאמר חדש ב- Nature Structural & Molecular Biology סוגר את "פער הידע" הזה על ידי מעבר מתצפית למכניסטיקה: הוא מראה ש-MDK נקשר פיזית ל-Aβ ומעכב פיברילוגנזה בפאנל רב-זוויות של שיטות (ThT, CD, EM, NMR), ובמודל 5xFAD, סילוק Mdk מגביר את עומס העמילואיד ואת הפעלת המיקרוגליה. במילים אחרות, נראה שהמוח עצמו מעלה "נוגד טסיות טבעי", ואובדן שלו מחמיר את הפתולוגיה - תזה שהופכת את MDK לציר אטרקטיבי הן עבור סמני סיכון/התקדמות והן עבור חיקויים טיפוליים המסוגלים לתמוך בהגנה אנדוגנית לצד נוגדנים.

כיצד בדקו: ממבחנות וספקטרום ועד עכברים טרנסגניים

ראשית, החוקרים בחנו את הכימיה: כיצד MDK רקומביננטי משפיע על פיברילוגנזה של Aβ40 ו-Aβ42. לשם כך, הם ביצעו בדיקות פלואורסצנציה עם תיופלבין T, דיכרואיזם מעגלי, מיקרוסקופ אלקטרונים עם ניגודיות שלילית ו-NMR במקביל. כל השיטות הסכימו: MDK מעכב היווצרות סיבים ונקשר לחוטי Aβ שבודדו ממוח אנושי של אלצהיימר. לאחר מכן הגיע הפיזיולוגיה: במודל עמילואידוזיס 5xFAD, נוקאאוט גנטי של Mdk הוביל להצטברות גדולה יותר של Aβ, הפעלה מוגברת של מיקרוגליה וצמיחת פלאק; להיפך, נוכחות של מידקין "שמרה" על הפתולוגיה נמוכה יותר. לבסוף, ניתוח פרוטאומי ספקטרומטרי מסות (פרוטאום מלא ובלתי מסיס בדטרגנטים) אישר כי בהיעדר Mdk, Aβ ורשתות חלבונים קשורות, כמו גם רכיבים מיקרוגליה, גדלים במוח העכבר. יחד, זה מצטבר לתמונה של תפקיד מגן ל-MDK כנגד פתולוגיית עמילואיד.

מה בדיוק הם עשו ומדדו?

• במבחנה: Aβ40/Aβ42 + MDK → פלואורסצנציה של ThT, CD, CEM שלילי, ו"הצלה" של אותות מונומר Aβ באמצעות NMR, אשר בדרך כלל "מושתקים" על ידי צבירה.
• הדגמה ex vivo/in situ של קשר MDK עם סיבי Aβ ממוחות חולי AD.
• In vivo: נוקאאוט של Mdk בנוכחות 5xFAD → יותר פלאקים והפעלת מיקרוגליה; בנוסף - פרוטאומיקה של הרקמה כולה והמקטע "הלא מסיס", שבו מצטברים אגרגטים.
• נתונים פתוחים: הוזזות NMR הועלו ל-BMRB 17795, קבצי פרוטאומיקה גולמיים הועלו ל-PRIDE (PXD046539, PXD061103, PXD045746, PXD061104).

ממצאים מרכזיים

התוצאה המרכזית היא שמידקין מונע מ-Aβ להתאסף לסיבים יציבים, והיעדרו במוח החי מחמיר את הפתולוגיה של עמילואיד. מידקין מתמקם יחד עם Aβ בדגימות אנושיות ומקיים אינטראקציה פיזית עם הסיבים, דבר התואם את הרעיון של "בלם טבעי" על הצטברות. בעכברים ללא Mdk, לא רק ה-Aβ עצמו גדל, אלא גם החלבונים "הנלווים" של הרשת שלו וסימנים לפעילות מיקרוגליה - אינדיקטור בטוח לעלייה במרכיב הדלקתי של הפתולוגיה.

מדוע זה חשוב בהקשר של "עידן האנטי-עמילואיד"

נכנסנו לעידן הנוגדנים האנטי-Aβ, אך הם רחוקים מלהיות "פתרון קסם": יעילות בינונית, הסיכון ל-ARIA וקריטריוני בחירה מחמירים מגבילים את השימוש בהם. הופעתו של מווסת פיברילוגנזה אנדוגני פותחת נתיב חלופי: תמיכה במנגנונים נוגדי טסיות הדם של המוח עצמו. ישנן אפשרויות רבות, החל מחיקויים של תחום MDK ותרכובות מייצבים ועד אסטרטגיות ביולוגיות להגברת פעילותו בתאים הנכונים. אך לפני שמדברים על טיפול, יש צורך בבדיקות קפדניות של בטיחות והשפעה ארוכת טווח בבעלי חיים גדולים ובבני אדם.

כיצד זה יכול להיות שימושי כבר בשלב המחקר

• ציר ביומרקרים: רמת/לוקליזציה MDK כסמן ריבוד של הסיכון לעלייה מהירה בעומס עמילואיד (בשילוב עם פרמטרים של PET-Aβ ונוזל מוחי שדרתי).
• גישות משולבות: רקע "רך" נוגד טסיות דרך מסלול MDK + חיסול ממוקד של Aβ (נוגדן) קיים יכולים תיאורטית לספק רגישות.
• רמזים מבניים: נתוני NMR/CEM יצביעו על אתרי אינטראקציה של MDK-Aβ לתכנון מולקולה קטנה/פפטיד.

איך שיטות "רואות" את זה: קצת טכניקה

טריאנגולציה ספקטרוסקופית חשובה משום שכל שיטה לוכדת היבט שונה של צבירה: ThT רגיש לשכבות β של סיבים; דיכרואיזם מעגלי עוקב אחר מעברים קונפורמציוניים; CEM מראה מורפולוגיה של פילמנט; NMR לוכד את "היעלמותם" של אותות מונומר ככל שהקומפלקסים הופכים לגדולים יותר. כאן, MDK הפחית את אות ה-ThT, הזיז את ספקטרום ה-CD, שינה את תבנית פילמנט ה-CEM והחזיר את אותות ה-NMR של Aβ, בהתאם להאטה ו/או ניתוב מחדש של מסלול הצבירה. במוחות 5xFAD ללא Mdk, התמונה משתקפת: יותר חלבוני Aβ וחלבוני לוויין, בתוספת מיקרוגליה "על הקצה".

מגבלות חשובות - אין לבלבל בין "השפעה" ל"תרופה"

זוהי עבודה בסיסית: מבחנה + עכברים. היא מראה תפקיד של MDK בביולוגיה של עמילואיד, אך אינה מוכיחה שהגברת רמות המידקין בטוחה ומועילה לטיפול ארוך טווח בבני אדם. ל-MDK יש ביולוגיה רחבה (התפתחות, התחדשות, דלקת), כך שלתערבויות מערכתיות עשויות להיות השלכות מעורפלות; "תא המינון-מטרה" האמיתי במוח נותר שאלה פתוחה. לבסוף, 5xFAD הוא מודל רב עוצמה אך מסוים של פתולוגיה של עמילואיד; יש צורך באישור במודלים אחרים ובבני אדם לצורך רלוונטיות קלינית.

מה הדבר ההגיוני לעשות הלאה?

• למפות דומייני אינטראקציה של MDK-Aβ ולבדוק פפטידים מחקים/נוגדים-אגרגציה in vivo.
• לבחון את יחסי המינון-תגובה והבטיחות של עלייה ארוכת טווח ברמות MDK במוח של בעלי חיים גדולים.
• להשוות את רמות MDK ב-CSF/פלזמה עם דינמיקת PET-Aβ ונתיבים קוגניטיביים בבני אדם (קבוצות אורך).

בקצרה - שלוש עובדות

• מידקין (MDK) הוא חלבון אנדוגני המפחית את יצירת הפיברילוגנזה של Aβ40/Aβ42 וקשור לסיבים עמילואידים ממוח הנולד כתוצאה ממחלת אלצהיימר.
• נוקאאוט של Mdk במודל 5xFAD מוביל ליותר פלאקים, הצטברות של חלבונים הקשורים ל-Aβ והפעלת מיקרוגליה.
• זהו ציר הגנה מועמד שניתן לפתח כסמן ביולוגי וכיוון טיפולי, אך עדיין ישנם מספר שלבי בדיקה לפני שהוא מגיע למרפאה.

מקור: זמאן מ. ואחרים. מידקין מפחית את הרכבת סיבי העמילואיד-βואת היווצרות הפלאק. Nature Structural & Molecular Biology, 21 באוגוסט, 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41594-025-01657-8