מדענים גידלו יותר מ-400 סוגים של תאי עצב מתאי גזע

תאי עצב אינם רק תאי עצב. כאשר בוחנים אותם בפירוט מספק, ההערכות האחרונות מצביעות על כך שישנם כמה מאות או אפילו כמה אלפי סוגים שונים של תאי עצב במוח האנושי. סוגים אלה נבדלים בתפקידיהם, במספר ובאורך התהליכים שלהם, ובאופן שבו הם מתחברים זה לזה. הם משחררים נוירוטרנסמיטרים שונים לסינפסות, ובהתאם לאזור המוח - קליפת המוח או המוח האמצעי, למשל - סוגים שונים של תאים פעילים.

כאשר מדענים גידלו תאי עצב מתאי גזע בצלחות פטרי לצורך ניסויים, הם לא יכלו להסביר את כל הגיוון הזה. עד לאחרונה, חוקרים פיתחו שיטות לגידול רק כמה עשרות סוגים שונים של תאי עצב במבחנה. לשם כך, הם השתמשו בגישות של הנדסה גנטית או הוסיפו מולקולות איתות כדי להפעיל מסלולי איתות תוך תאיים ספציפיים. אך הם מעולם לא התקרבו ללכידת הגיוון של מאות או אלפי הסוגים השונים של תאי עצב הקיימים בגוף.

"נוירונים שמקורם בתאי גזע משמשים לעתים קרובות לחקר מחלות. אך עד כה, חוקרים התעלמו לעתים קרובות מאיזה סוגי נוירונים הם עובדים", אומרת ברברה טרוטליין, פרופסור במחלקה למדעי והנדסת ביו-מערכות ב-ETH ציריך בבזל.

עם זאת, היא אומרת שזו לא הגישה הטובה ביותר לעבודה כזו.

"אם אנחנו רוצים לפתח מודלים של תאים כדי לחקור מחלות והפרעות כמו אלצהיימר, פרקינסון ודיכאון, עלינו לקחת בחשבון את הסוג הספציפי של תא עצב המעורב בתהליך הפתולוגי."

סינון שיטתי כמפתח להצלחה

טרוטליין וצוותה הצליחו כעת לייצר יותר מ-400 סוגים שונים של תאי עצב, מה שסלל את הדרך למחקר נוירולוגי בסיסי מדויק יותר באמצעות תרביות תאים.

מדעני ה-ETH השיגו זאת על ידי עבודה עם תרבית של תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי אדם, אשר נגזרו מתאי דם. בתאים אלה, הם הנדסו גנטית גנים רגולטוריים עצביים מסוימים וטיפלו בתאים במורפוגנים שונים - סוג מיוחד של מולקולות איתות. צוותו של טרויטליין השתמש בגישה שיטתית: שבעה מורפוגנים בשילובים וריכוזים שונים בניסויי הסינון שלהם. בסופו של דבר זה הניב כמעט 200 קבוצות שונות של תנאי ניסוי.

מורפוגנים

מורפוגנים הם חומרי איתות הידועים ממחקרים על התפתחות עוברית. הם מפוזרים באופן לא אחיד בעובר, ובריכוזים שונים יוצרים גרדיאנטים מרחביים. לפיכך, הם קובעים את מיקום התאים בעובר - למשל, האם תא קרוב יותר לציר הגוף או ממוקם בגב, על הבטן, באזור הראש או פלג הגוף העליון. בהתאם, מורפוגנים מסייעים לקבוע אילו מבנים ייווצרו בחלקים שונים של הגוף.

המדענים השתמשו במגוון טכניקות ניתוח כדי להראות שהצליחו להשיג יותר מ-400 סוגים שונים של תאי עצב בניסוי. הם חקרו את ה-RNA (ולכן את הפעילות הגנטית) ברמת התאים הבודדים, כמו גם את המראה והתפקוד של התאים, כגון אילו סוגי תהליכים תאיים היו להם ואילו דחפים עצביים חשמליים הם פלטו.

לאחר מכן, החוקרים השוו את הנתונים שלהם עם מידע ממאגרי מידע של נוירונים במוח האנושי. זה אפשר להם לקבוע את סוגי תאי העצב שנוצרו, כגון תאי מערכת העצבים ההיקפית או תאי מוח, כמו גם את האזור במוח שממנו הם הגיעו ועל מה תאים אלה אחראים - תפיסת כאב, קור, תנועה וכו'.

נוירונים במבחנה לחיפוש אחר חומרים פעילים

טרוטליין אמר שהם עדיין רחוקים מלהיות מסוגלים לייצר במבחנה את כל סוגי תאי העצב הקיימים בגוף. עם זאת, לחוקרים יש כעת גישה לסוגים רבים יותר של תאים מבעבר.

הם רוצים להשתמש בנוירונים שגודלו במבחנה כדי לפתח מודלים של תאים לחקר מחלות נוירולוגיות קשות, כולל סכיזופרניה, אלצהיימר, פרקינסון, אפילפסיה, הפרעות שינה וטרשת נפוצה. מודלים של תאים כאלה מעניינים מאוד גם במחקר תרופות, ומאפשרים לבחון את השפעותיהם של תרכובות פעילות חדשות בתרביות תאים ללא שימוש בבעלי חיים, במטרה הסופית ללמוד יום אחד כיצד לרפא מחלות אלו.

בעתיד, תאים אלה יוכלו לשמש גם לטיפול חלופי תאים, שבו תאי עצב מוחיים חולים או מתים מוחלפים בתאים אנושיים חדשים.

אבל לפני שזה יקרה, יש בעיה לפתור: בניסויים שלהם, החוקרים ייצרו לעתים קרובות תערובת של כמה סוגים שונים של תאי עצב. כעת הם עובדים על אופטימיזציה של השיטה כך שכל תנאי ניסוי ייצר רק סוג תא ספציפי אחד. כבר יש להם כמה רעיונות ראשוניים כיצד לעשות זאת.