מוכן, מוכן, הולך – כיצד מסתנכרנים תאי גזע כדי לתקן את חוט השדרה באקסולוטלס

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות


חוט השדרה הוא מרכיב חשוב במערכת העצבים המרכזית שלנו: הוא מחבר את המוח עם שאר הגוף ומשחק חלק מכריע בתיאום התחושות שלנו עם פעולותינו. נפילות, אלימות, מחלות – צורות שונות של טראומה עלולות לגרום לנזק בלתי הפיך בחוט השדרה, מה שמוביל לשיתוק, לעיתים אף למוות.

למרות שחולייתנים רבים, כולל בני אדם, אינם מצליחים להחלים מפציעה בעמוד השדרה, ישנם בעלי חיים הבולטים. לדוגמא, לאקסולוטל (Ambystoma mexicanum), סלמנדרה ממקסיקו, יש את היכולת המדהימה להתחדש בחוט השדרה לאחר פציעה. כאשר קוטעים את זנבו של אקסולוטל, מגויסים לתאי גזע עצביים השוכנים בחוט השדרה לפציעה כדי לבנות מחדש את הזנב. עד כה, מדענים יכלו לאתר פעילות זו רק כמה ימים לאחר תחילת התהליך.

"ארבעה ימים לאחר קטיעה, תאי גזע בטווח של כמילימטר אחד מהפציעה מתחלקים פי שלושה מהקצב הרגיל להתחדש בחוט השדרה ולהחליף נוירונים שאבדו", מסביר עמנואל קורה קוסטה, המחבר הראשון של המחקר. "מה שתאי הגזע עושים בארבעת הימים הראשונים לאחר הפציעה היה התעלומה האמיתית."

כדי להבין מה קורה ברגעים הראשונים של התחדשות חוט השדרה, חוקרים ב- CONICET, IMP ו- TU דרזדן חברו לשחזר את התהליך במודל מתמטי ולבדוק את תחזיותיו ברקמת אקסולוטל בעזרת טכנולוגיות ההדמיה העדכניות ביותר. ממצאיהם, שפורסמו ב eLife, מראים שתאי גזע עצביים מאיצים את מחזורי התאים שלהם באופן מסונכרן מאוד, כאשר ההפעלה מתפשטת לאורך חוט השדרה.

מתחדש מסונכרן: תאים עוקבים אחרי הקצב

בחוט השדרה שלא נפצע, תאים מתרבים באופן לא סינכרוני: חלקם משכפלים באופן פעיל את ה- DNA שלהם לפני שהם מתפצלים לשני תאים כדי לקיים צמיחה, בעוד שחלקם פשוט נח.

המודל של המדענים צפה כי הדבר עשוי להשתנות באופן דרמטי עם הפציעה: מרבית התאים בסביבת הפציעה יקפצו לשלב מסוים במחזור התאים כדי להסתנכרן ולהתרבות ביחד.

"פיתחנו כלי למעקב אחר תאים בודדים בחוט השדרה הצומח של האקסולוטלים. צבעים שונים מסמנים תאים מנוחים ופעילים, המאפשרים לנו לראות כמה רחוק וכמה מהר מתרחשת התפשטות תאים במיקרוסקופ", אומר ליאו אוצוקי, פוסט-דוקטורט המעבדה של אלי טנאקה ב- IMP והמחבר הראשון במחקר זה. "היינו מאוד נרגשים לראות את ההתאמה בין התחזיות התיאורטיות לתוצאות הניסוי."

האופן שבו תאים מתרבים במקהלה בחוט השדרה המתחדש הוא יוצא דופן אצל בעלי חיים. כיצד תאים יכולים לתאם את מאמציהם על פני כמעט מילימטר אחד – פי 50 מגודלו של תא בודד?

אות מסתורין המתזמר התחדשות

"המודל שלנו גרם לנו להבין שחייבים להיות אותות אחד או יותר שמתפשטים דרך הרקמה מהפציעה, כמו גל, כדי שאזור התאים המתפשט יתרחב", מסביר אוסבלדו צ'ארה, חוקר קריירה ב- CONICET, ראש הקבוצה של SysBio. במכון לפיזיקה של נוזלים ומערכות ביולוגיות (IFLySIB) ופרופסור אורח במרכז לשירותי מידע ומחשוב ביצועים גבוהים (ZIH), Technische Universität Dresden. "האות הזה עשוי להתנהג כמו שליח ולהורות לתאי גזע להתרבות."

החוקרים חושדים כי שליח מסתורין זה מסייע בתכנות מחדש של תאי גזע להתחלק במהירות ולצמוח מחדש רקמות קטועות. עבודתם מציינת את האות הזה במרחב ובזמן, וסוללת את הדרך לאפיין אותו עוד יותר.

"שילוב של מודלים מתמטיים עם המומחיות שלנו בהדמיית רקמות היה המפתח להבנת האופן שבו חוט השדרה מתחיל להתחדש", אומרת אלי טנאקה, מדענים בכירים ב- IMP. "השלב הבא הוא זיהוי המולקולות המקדמות התחדשות של חוט השדרה – שיכולות להיות בעלות פוטנציאל טיפולי אדיר לחולים עם פגיעות בעמוד השדרה."

.



קישור לכתבת המקור – 2021-06-22 19:53:22

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר