איך סיבי עצב מנווטים?
אברהם ירון ממכון ויצמן מנסה להבין איך פועלת המערכת המסובכת שדואגת שסיבי עצב יחברו בין מוח האדם לבין מערכת העצבים. הוא חוקר את הקולטנים שעל גבי סיבי העצב, המגיבים לחלבונים שאומרים לסיב לאן להתקרב ולאן לא
ד"ר אברהם ירון, מהמחלקה לכימיה ביולוגית של מכון ויצמן למדע, מנסה להבהיר את המנגנונים אשר מבטיחים חיבור נכון של מיליארדי תאי העצב בזמן התפתחות מערכת העצבים בעובר. הבנת התהליכים האלה עשויה לתרום לפיתוח עתידי של דרכי טיפול בפגמים עצביים או בפציעות הפוגעות בעצבים.
בעשור האחרון התברר, שאקסונים מנווטים אל מטרותיהם באמצעות מעין "מערכת ג'י-פי-אס", אשר במקום לוויינים מתבססת על אותות כימיים. אותות אלה יכולים לפעול בשתי דרכים כדי להבטיח שהאקסונים אכן מתקדמים בדרך הנכונה: הם יכולים למשוך את האקסונים למטרה, או לדחות אותם, כלומר לתפקד כמעין "מחסומים" אשר מונעים מהאקסונים לפנות לכיוונים לא נכונים. מדענים כבר תיארו מספר משפחות של מולקולות "הנחיה" עיקריות, אשר פועלות כנראה בדרכים שונות. אך עדיין ידוע מעט מאוד על מנגנוני הפעולה של המערכת הכימית המסועפת הזאת.
עוד בנושא: הגנים שיוצרים את המוח
מחקרו של ירון מתמקד בעיקר ב"הנחיה" של אקסונים סנסוריים, אשר מעבירים תחושות של כאב, חום ומישוש מהעור למוח. אקסונים אלה מונחים על-ידי משפחה של חלבוני הנחיה הקרויים סמפורינים. אך בדיוק כמו במערכת ג'י-פי-אס, זקוקים האקסונים גם ל"יחידת קלט" כדי לקבל את אותות ההנחיה. יחידה זו מורכבת מקולטנים חלבוניים המוצגים על קרומיהם של האקסונים.
במחקר הפוסט-דוקטוריאלי שלו גילה ד"ר ירון שני קולטנים, הנמצאים על האקסונים ומתווכים את מעבר האות של חלבוני ההנחיה. במחקר שהוא מבצע בימים אלה במכון ויצמן למדע שואף ד"ר ירון לברר, כיצד בדיוק מועברים האותות דרך הקולטנים האלה. הוא גם מנסה לזהות מולקולות הנחיה חדשות, ולגלות כיצד כל האותות האלה מתחברים יחד.
למטרה זו הוא משתמש בשתי שיטות המשלימות זו את זו: ניסויים בתרביות תאים, בהם חושפים המדענים את האקסונים לאותות הנחיה שונים ועוקבים אחר התוצאות, וניסויים בעכברי מעבדה, בהם מאשרים את התוצאות ובודקים גורמים נוספים כדי לנתח את התנהגותם של האקסונים בסביבה מורכבת ו"אמיתית". בינתיים, על-פי התוצאות הראשוניות, נראה שחלבוני ההנחיה פועלים דרך הקולטנים כדי להעביר את אותות הדחייה. כך, בנוכחות הקולטן, נמנעים האקסונים המתפתחים מלפנות לכיוונים לא נכונים, ומתקדמים במסלול הנכון אל המטרה. לעומת זאת, כאשר משבשים המדענים את גן הקולטן, ובכך מסירים את "המחסום" שבדרך, הולך האקסון לאיבוד וצומח בכיוונים לא נכונים.
סיבי עצב במערכת העצבים ההיקפית של עכבר, צבועים באמצעות גן מדווח המתבטא בתאי עצב סנסוריים בלבד. העכברים נוצרו ביחידה הטרנסגנית של המחלקה למשאבים וטרינריים במכון (צילום: מכון ויצמן)
במחקר נוסף מתמקדים חברי קבוצת המחקר של ד"ר ירון בפגיעה עצבית המלווה לעיתים את מחלת הסוכרת. בחולי סוכרת, וגם בחולי סרטן המקבלים טיפול כימותרפי, עלולים אקסונים סנסוריים להתנתק ממטרתם, דבר הגורם לכאבים עזים בגפיים. ירון מנסה לגלות האם מולקולות ההנחיה ההתפתחותיות ממלאות תפקיד כלשהו במצבים פתולוגיים אלה. אם יתברר שאכן יש להן תפקיד כזה, ייתכן שאפשר יהיה לפתח דרכי טיפול חדשניות שיקלו על החולים במחלות אלה.
באחרונה נמצאו גם ראיות לכך, שאותות הנחיה כימיים ממלאים תפקיד בתהליכים רבים נוספים חוץ מהנחיית האקסונים. בין היתר מדובר בתהליכי ההתפתחות של כלי דם חדשים, ובנדידת תאים של המערכת החיסונית ותאי סרטן היוצאים לייסד גרורות סרטניות. הבנת מנגנוני הפעולה של מולקולות הנחיה עשויה, לפיכך, לסייע גם בפיתוח טיפולים במחלות נוספות.
