מדענים מגלים את המפתח לפתיחת סודן של הפרעות מוח ניווניות כמו אלצהיימר

מדענים פיתחו 'NeuM', טכנולוגיית תיוג נוירונים המאפשרת תצפית מפורטת על מבנה העצבים. ניטור מוצלח של שינויים נוירונים עד 72 שעות.

אלצהיימר מחלות, מחלת פרקינסון ושבץ מוחי עומדים בתור השלישייה המובילה של מצבים נוירודגנרטיביים. הפרעות אלה מסומנות על ידי חוסר תפקוד והידרדרות הדרגתית של נוירונים, תאי העצב. כדי לתפוס את המנגנונים הבסיסיים של מצבים נוירולוגיים אלה וליצור טיפולים, חיוני שיהיו טכנולוגיות תיוג המאפשרות הדמיה של שינויים נוירונים בתנאים בריאים וחולים כאחד.

צוות מחקר בראשות ד"ר קים יון קיונג מהמכון למדעי המוח במכון קוריאה למדע וטכנולוגיה (KIST), בשיתוף עם הצוות של פרופסור צ'אנג יאנג-טה מאוניברסיטת פוהאנג למדע וטכנולוגיה, הכריזו על פיתוח של טכנולוגיית תיוג נוירונים מהדור הבא בשם NeuM. NeuM (סלקטיבי לממברנה עצבית) מסמן באופן סלקטיבי ממברנות עצביות, מדגים מבנים עצביים ומאפשר ניטור בזמן אמת של שינויים עצביים.

נוירונים משנים ללא הרף את המבנה והתפקוד שלהם כדי להעביר מידע מאיברי חישה למוח, מווסתים מחשבות, זיכרונות והתנהגויות. לכן, כדי להתגבר על מחלות נוירולוגיות ניווניות, חיוני לפתח טכניקות שמתייגות באופן סלקטיבי נוירונים חיים לניטור בזמן אמת. עם זאת, טכנולוגיות התיוג הנוכחיות מבוססות גנים ומבוססות נוגדנים, המשמשות בדרך כלל לצפייה בתאי עצב, סובלות ממצב נמוך דיוק וקושי במעקב ארוך טווח בשל תלותם בביטוי גנים ספציפי או בחלבונים.

יתרונות ויכולות של NeuM

NeuM, שפותחה על ידי צוות המחקר באמצעות תכנון מולקולרי של תאים עצביים, בעלת זיקה מחייבת מצוינת לממברנות עצביות, המאפשרת מעקב ארוך טווח והדמיה ברזולוציה גבוהה של נוירונים. הבדיקות הפלורסנטיות בתוך NeuM נקשרות לממברנות עצביות תוך שימוש בפעילות של תאים חיים, ופולטים אותות ניאון עם עירור על ידי אורכי גל ספציפיים של אור. הדמיה זו של ממברנות עצביות מאפשרת תצפית מפורטת על מבנים מסוף עצביים וניטור ברזולוציה גבוהה של בידול ואינטראקציות עצביות.

NeuM, כטכנולוגיה הראשונה לצביעה של ממברנות תאים באמצעות אנדוציטוזיס בנוירונים חיים, מפגינה תגובתיות סלקטיבית כלפי תאים חיים, ללא תאים מתים ללא הפנמה. יתרה מכך, צוות המחקר הצליח להאריך את זמן התצפית של נוירונים מ-6 שעות בלבד לעד 72 שעות, מה שמאפשר לכידת שינויים דינמיים בנוירונים חיים לאורך תקופה ממושכת בתגובה לשינויים סביבתיים.

NeuM צפויה לספק תובנות לגבי מחקר ופיתוח טיפול במחלות נוירולוגיות ניווניות, שכרגע אין להן מרפא. מחלות אלו, לרבות אלצהיימר, נובעות מנזק עצבי הנובע מייצור חלבונים רעילים כגון עמילואיד ונהירה של חומרים דלקתיים. התבוננות מדויקת של NeuM בשינויים עצביים יכולה להקל ביעילות על ההערכה של תרכובות טיפוליות מועמדות.

ד"ר קים הצהיר, "NeuM, שפותחה הפעם, יכולה להבחין בין נוירונים מזדקנים ונוירוניים, ולהפוך לכלי חיוני בהבהרת המנגנונים של הפרעות מוחיות ניווניות ופיתוח טיפולים." הוא הוסיף, "בעתיד, אנו מתכננים לחדד את NeuM לניתוח מדויק עוד יותר של נוירונים על ידי תכנון אורכי גל פלואורסצנציה כדי להבחין בין צבעים כמו ירוק ואדום."

מחקר זה נתמך על ידי משרד המדע והתקשוב (השר לי ג'ונג-הו) באמצעות הפרויקטים הגדולים של KIST ופרויקט ההתגברות על דמנציה (RS-2023-00261784).