גן מומחה

גנים מקודדי חלבונים פועלים על-פי רוב במקביל ברקמות שונות ובמצבים מגוונים, ולכן הגברת פעילותם או הפחתתה עשויות לרפא מחלה באיבר אחד, אך לגרום תופעות לוואי בלתי-רצויות באיברים אחרים. לעומתם, גנים שאינם מקודדים חלבונים אלא משועתקים למולקולות בקרה, הקרויות מולקולות אר-אן-אי ארוכות לא-מקודדות (long non-coding RNA) או בקיצור lncRNA, הם בעלי התמחות צרה – הם מתבטאים ברקמות ספציפיות ובנסיבות מוגדרות היטב. מדעני מכון ויצמן למדע זיהו באחרונה גן lncRNA המשחק תפקיד מכריע בתיקון תאי עצב. תגלית זו, אשר דווחה בכתב-העת המדעי Molecular Cell, עשויה להוביל לפיתוח טיפולים ממוקדים לריפוי פגיעות במערכת העצבים ההיקפית, ואולי בעתיד אף במערכת העצבים המרכזית.

מכיוון שהגנים של lncRNA אינם מקודדים חלבונים, מדענים התעלמו מהם במשך שנים רבות. רק בעשור האחרון התגלו גנים אלה כסוכני בקרה חשובים של הגנום. כך למשל, הם מעורבים בבקרה על יצירת תאים וחלוקתם במהלך התפתחות העובר וגם בגוף הבוגר. "בגנום האנושי יש יותר מ-20 אלף גנים של lncRNA – אולי אפילו יותר מאשר גנים מקודדי חלבונים – אך עד עתה גילינו את תפקידם של קמצוץ בלבד", אומר ראש קבוצת המחקר ד"ר איגור אוליצקי מהמחלקה לבקרה ביולוגית.

ד"ר אוליצקי וחברי קבוצתו – ד"ר רתם בן-טוב פרי, הדס חצרוני ומיכה גולדריך – חקרו את תפקידי ה- lncRNA במערכת העצבים ההיקפית של יונקים, שבה מתבטא מגוון רחב במיוחד של גנים לא מקודדים אלה. כאשר תאי עצב בידיים, ברגליים ובשאר מערכת העצבים ההיקפית נפגעים, הם מצמיחים את שלוחותיהם מחדש – זאת בניגוד למערכת העצבים המרכזית, כלומר המוח וחוט השדרה. הסיבה להתנהגות שונה כל כך של תאי העצב בכל אחת מהמערכות אינה ברורה, בייחוד לאור העובדה שבשתיהן קיימים מנגנוני צמיחה דומים במהלך ההתפתחות העוברית. ד"ר אוליצקי ועמיתיו בדקו אם ה- lncRNA עשויים לתרום לפתרון תעלומה זו.

הריפוי העצמי של תאי עצב במערכת העצבים ההיקפית אינו מושלם ונמשך זמן רב. ייתכן שבעתיד אפשר יהיה לפתח טיפולים שיזרזו את ההחלמה"

לשם כך ערכו המדענים מיפוי גנטי של עכברים עם פציעה בעצב השת. הם גילו כי כשבוע לאחר הפציעה, כאשר העצב התחיל להשתקם, ביטוי של lncRNA מסוים זינק פי עשרה. כמו כן גילו המדענים כי גן זה – שאותו כינו Silc1 – מוציא לדרך תוכנית ריפוי שבמסגרתה מופעל גן סמוך, הידוע כבעל תפקיד בצמיחה מחדש של תאי עצב בלבד.

לאחר מכן ביצעו המדענים סדרת ניסויים שביססה את תפקידו המרכזי של Silc1 בצמיחה מחדש של תאי עצב: כאשר הם הגבירו את הביטוי של Silc1 בתאי עצב בתרבית, הצמיחה גדלה ב-40% בהשוואה לתאי עצב רגילים; לעומת זאת, כאשר המדענים חסמו את הביטוי של Silc1 בעכברים מהונדסים, השיקום של עצב השת הפגוע היה יעיל פחות ואיטי יותר מאשר בעכברים לא מהונדסים. חשיבות ה-Silc1 מתבטאת גם בכך שזהו אחד מהlncRNA- הנדירים יחסית – בסך הכל, קיימים כ-1,000 כאלה – שנשמרו לאורך האבולוציה ומצויים בכל היונקים, כולל עכברים, חולדות ובני-אדם.

ניסויי המשך הראו כי Silc1 הינו בעל "התמחות צרה" במיוחד: הוא מתבטא רק באורגניזם בוגר, רק לאחר פציעה בתאי עצב היקפיים – ורק בכאלה המכוסים בשכבת מיאלין מגינה. התמחות זו עשויה לאפשר פיתוח טיפולים ממוקדים בתאי עצב פגועים שלא יביאו לתופעות לוואי ברקמות אחרות. "הריפוי העצמי של תאי עצב במערכת העצבים ההיקפית אינו מושלם ונמשך זמן רב – למשל, תקופת השיקום לאחר פציעה בעצב השת, העצב הרחב ביותר והארוך ביותר (כ-100 ס"מ אורך) בגוף האדם, עלולה להימשך שנה שלמה", אומר ד"ר אוליצקי. "ייתכן שבעתיד אפשר יהיה לפתח טיפולים שיזרזו את ההחלמה". גילוי הגן עשוי גם לפתוח כיוון מחקר חדש לקראת אפשרות לרפא פגיעות במערכת העצבים המרכזית. במחקרים אלה יהיה צורך לבדוק אם ביטוי ה-Silc1, או פעולה המדמה ביטוי זה, יכולים לעזור לתאי עצב פגועים, למשל בחוט השדרה, לצמוח מחדש.