הינך נמצא כאן

לעצב עצבים

04.08.2013

תאי עצב רגילים (משמאל) עוברים גיזום, ואילו בתאי עצב בהם הגן KIF2A פגום תהליך הגיזום אינו יוצא לפועל
 
 
בדומה לעצים המלבלבים באביב, בזמן התפתחות מערכת העצבים שולחים תאי העצב ענפים ארוכים ודקים הקרויים אקסונים לכל חלקי הגוף הגדל. במבט נוסף אפשר להבחין כי זהו גן מטופח ומסודר: במהלך ההתפתחות מסולקים החוצה תאי עצב עודפים, שאינם נחוצים, ורבים מהאקסונים עוברים גיזום. הגינון הקפדני מעצב מחדש את מערכת העצבים תוך כדי התפתחותה וגדילתה. זהו אחד הסודות לפעילותה המוצלחת של המערכת; קיימות עדויות לכך ששיבושים בתהליך העיצוב מחדש של מערכת העצבים גורמים להפרעות נוירולוגיות שונות, כמו, לדוגמה, אוטיזם.
 
ד"ר אברהם ירון ותלמידת המחקר מאיה מאור-נוף, מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, גילו באחרונה גורם הממלא תפקיד מרכזי בגיזומם של תאי העצב. "לפני שנוכל להבין לעומקם את התהליכים המעורבים בהתפתחות נורמלית או במחלות של מערכת העצבים, עלינו לזהות את השחקנים הראשיים בתהליכים אלה", אומר ד"ר ירון. "עד עכשיו היה בידינו רק מידע מועט ביותר על זהותם".
 
 
גיזום האקסונים אינו תהליך חיצוני אלא מתחיל בתוך תאי העצב: מבנים ארוכים, הקרויים מיקרו-צינוריות (microtubules), שחוצים את האקסונים לאורכם, הם הראשונים להתפרק. המיקרו-צינוריות משמשות הן כשלד המייצב את מבנה האקסון והן כמערכת הסעה: מטענים מגוונים, ובהם מולקולות
מאיה‭ ‬מאור‭-‬נוף‭ ‬וד‭"‬ר‭ ‬אברהם‭ ‬ירון‭. ‬גיזום
איתות וחומרים אחרים, נוסעים הלוך וחזור על מסילת המיקרו-צינוריות. המדענים בקשו לגלות את המנגנונים השולטים בהתפרקות המיקרו-צינוריות במהלך גיזום האקסון. מחקר בתאי עצב סנסוריים שגודלו בתרבית הראה, כי גורם הקרוי KIF2A הוא המבצע את המלאכה. באופן מעניין, KIF2A הוא גם חבר במשפחת החלבונים אשר נוסעת על גבי המיקרו-צינורות ומובילה מטענים שונים.
 
כדי להבין טוב יותר את התפקיד שממלא KIF2A בהתפתחות מערכת העצבים ובגיזום אקסונים, קיבלו מדעני המכון עכברים מהונדסים גנטית מעמיתים באוניברסיטת טוקיו, בהם נפגע הגן KIF2A. בעכברים אלה האקסונים גדלו כרגיל אולם תהליך הגיזום עוכב – המיקרו-צינוריות והאקסון נשמרו כפי שהם. כתוצאה מכך העור של העכברים – יעד מרכזי לאקסונים של תאי עצב סנסוריים – מנוקד כולו באין-ספור תאי עצב. ממצאים אלה חיזקו את ההשערה כי KIF2A ממלא תפקיד מפתח בגיזום – בלעדיו התהליך אינו יוצא לפועל.
 
כיצד הגיזום מתרחש? ממצאי המחקר מציעים כי KIF2A נשלט על-ידי מולקולות המכונות נוירוטרופינים, הממלאות את תפקיד "הגנן הראשי". הנוירוטרופינים נמצאים ברקמות היעד של תאי העצב (כמו, לדוגמה, במקרה של תאי העצב הסנסוריים שנבדקו בניסוי זה, העור), ומשם הם "מושכים אליהם" את האקסונים, וכך מכוונים את צמיחתם של תאי העצב בכיוון הנכון ותומכים בהישרדותם. אולם כמות הנוירוטרופינים מוגבלת, ולכן, בסופו של דבר, האקסונים מתחרים ביניהם על האותות שהם שולחים. כאשר האקסון אינו מקבל איתות של נוירוטרופין, ה-KIF2A שבו הופך לפעיל, ובעקבות כך מופעל הגיזום.
 
השלבים האלה יוצרים תהליך שבמבט ראשון עשוי להראות אקראי, אולם למעשה יש בו מידה גדולה של סדר. כך נשמרת בקרה קפדנית לא רק על כמות האקסונים, שאחראית לסידור מיטבי של תאי עצב, אלא גם על רצף השלבים של תהליך הגיזום, המוכתבים על-ידי הגנים. ההתקדמות ההדרגתית והמתוכננת מבטיחה שאם השלב הראשון – התפרקות המיקרו-צינוריות – אינו מתרחש, יתר השלבים יעוכבו.
 
במחקר קודם בקבוצתו של ד"ר ירון, שנעשה ביחד עם ד"ר אלי ארמה מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, נחקר מנגנון אחר השולט בעיצוב מחדש של מערכת העצבים: האפופטוזיס (מוות מתוכנת של תאים). שילוב הממצאים של שני המחקרים מניח את היסודות להבנת התפתחותה של מערכת העצבים: פרץ של גדילה והתפתחות, לצד גיזום, דילול ועישוב, הנעשים בשיקול דעת. לדברי ד"ר ירון, גילוי נקודת שיווי המשקל בין שני התהליכים הסותרים, וההבנה כיצד היא מושגת, יאפשרו לרדת לעומקן של מחלות הנגרמות כתוצאה מחוסר איזון. לדוגמה, קיימות עדויות לכך שבמוחם של אוטיסטים לא מתבצע גיזום מספק, וכך נוצר עודף של קשרים עצביים. ד"ר ירון סבור שפעילות לא תקינה של KIF2A עלולה להיות מעורבת בכך.
 
 
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם