מחקר חדש מראה כי נוירונים פוסט-מיטוטיים במוח, במיוחד בחולי אלצהיימר, יכולים להיכנס מחדש למחזור התא ולהפוך לזקנים, מה שעלול להציע תובנות לגבי ניוון עצבי ושיטה חדשה לחקר מחלות מוח.
תהליך לא שכיח זה נצפה בתדירות גבוהה יותר במחלות ניווניות ויכול להציע תובנות לגבי מנגנוני המחלה.
על פי מחקר חדש שפורסם ב PLOS ביולוגיה מאת קים האי-מן צ'או ועמיתיו מהאוניברסיטה הסינית של הונג קונג, נוירונים במוח שחוזרים למחזור התא לאחר מיטוזה נוטים להזדקנות מהירה, תהליך שנצפה בתדירות גבוהה יותר ב אלצהיימר מַחֲלָה. תגלית זו מספקת תובנה לגבי ניוון עצבי ומציעה שניתן ליישם את השיטות בהן נעשה שימוש כדי לחקור אוכלוסיות תאים ייחודיות אחרות במוח.
רוב הנוירונים במוח הם פוסט-מיטוטיים, כלומר הם הפסיקו להתחלק. במשך שנים רבות, ההנחה הייתה שהמצב הפוסט-מיטוטי הזה הוא קבוע. תגליות אחרונות הראו שחלק קטן מהנוירונים נכנסים מחדש למחזור התא, אך מעט ידוע על גורלם לאחר שהם עושים זאת.
תמונת סיכום של המאמר. החלק העליון מדגיש שההתקשרות מחדש של מחזור תאים עצביים היא שלב המתקדם בהזדקנות עצבית וכי כעת ניתן לזהות את הפרופילים המולקולריים המלאים שלהם על ידי צינור הביואינפורמטיקה שעליו דיווחנו בכתב היד המקובל. החלק התחתון הוא גרסה פשוטה של איור 1A מתוך הנייר. הפאנל העליון נוצר על ידי אפליקציית BioRender. קרדיט: קים היי-מן צ'או (CC-BY 4.0)
כדי להתייחס לשאלה זו, פנו המחברים למאגרי מידע נגישים לציבור של נתוני "snRNA-seq", שבהם מבודדים גרעינים בודדים שלהם RNA רצף, מספק תמונת מצב של מה שעשה תא בזמן הבידוד. מחזור התא עובר דרך שלבים שונים, כולל צמיחה, DNA סינתזה, צמיחה ספציפית לחלוקה ומיטוזה, וכל שלב מאופיין בקבוצה מסוימת של חלבונים הנדרשים לביצועו. זה אפשר למחברים להשתמש בקבוצת ה-RNA כדי לומר להם באיזה שלב של המחזור נמצא גרעין ספציפי כלשהו.
הנתונים שלהם כללו מידע על למעלה מ-30,000 גרעינים, שלכל אחד מהם נקבע ציון המבוסס על רמת הביטוי של קבוצה של כ-350 גנים הקשורים למחזור התא. הם גילו שאוכלוסיות קטנות של נוירונים מעוררים אכן נכנסו מחדש למחזור התא. עם זאת, תאים אלה לא המשיכו, לרוב, בהצלחה לאורך מחזור התא כדי לייצר נוירוני בת. במקום זאת, לתאים שעברו כניסה חוזרת היה גם ביטוי מוגבר של גנים הקשורים להזדקנות; למעשה, התאים התעוררו מחדש רק כדי להיכנס להזדקנות.
השלכות על מחלות ניווניות
באופן מסקרן, המחברים מצאו כי נוירונים במוחם של חולי אלצהיימר נכנסו מחדש למחזור התא בקצב גבוה יותר, וכי אותם נוירונים שחוזרים למחזור התא והזדקנו הגדילו את הביטוי של מספר גנים הקשורים לסיכון גבוה יותר למחלת אלצהיימר. כולל אלו שתורמים ישירות לייצור עמילואיד, החלבון הדביק שמצטבר במוח AD. באופן דומה, מוחות של חולים עם מחלת פרקינסון ודמנציה בגוף Lewy היו בעלי עלייה בשיעור של נוירונים החוזרים מחדש בהשוואה למוחות בריאים.
המשמעות הנוירו-ביולוגית של כניסה חוזרת מוגברת זו למוח החולה עדיין לא ברורה, אך הגישה האנליטית הננקטת כאן עשויה להציע תובנות מעמיקות יותר על תת-אוכלוסיות עצביות בתוך המוח, כמו גם לשפוך אור על מנגנוני המחלה במחלות ניווניות.
"בגלל הקיום הנדיר והלוקליזציה האקראית של תאים אלה במוח, הפרופילים המולקולריים שלהם וההטרוגניות הספציפית למחלה נותרו לא ברורים", אמר צ'או. "בעוד אימותים ניסיוניים של ממצאים אלה בדגימות אנושיות רלוונטיות יתבצעו בעתיד, ישימותה של גישה אנליטית זו במחלות שונות וחולי-מִין הגדרות מציעות הזדמנויות ותובנות חדשות כדי להשלים גישות מבוססות היסטולוגיות עיקריות בחקר התפקידים של תאים אלה בהזדקנות המוח ופתוגנזה של מחלות."
המחברים מוסיפים, "צינור אנליטי ביואינפורמטיקה זה שהוכח יציע לתחום כלי חדש לנתח ללא משוא פנים של נוירונים המעורבים מחדש במחזור תאים ומבשילים, ולנתח את ההטרוגניות שלהם במוחות בריאים לעומת מושפעי מחלה."
העבודה נתמכה, בחלקה, על ידי מענקים מהמועצה הבאה למחקר של הונג קונג (RGC)-General Research Fund (GRF) (PI: ECS24107121, GRF16100219 ו-GRF16100718) (כולם ל-KH-MC) וה-RGC- קרן מחקר שיתופית (CRF) (Co-I: C4033-19EF) (KH-MC); הקרן הלאומית למדעי הטבע – קרן מדענים צעירים מצוינים 2020 (נ"ר: 32022087) (KH-MC); מלגת מחקר של אגודת אלצהיימר (PI: AARF-17-531566) (KH-MC).
