מחקר חדש שפורסם בכתב העת Science מראה שתאי עצב במוח האנושי ממשיכים להיווצר גם בגיל מבוגר. צוות המחקר מספק תשובה לשאלה עתיקה ובסיסית במדעי המוח, על היכולת של המוח האנושי להתחדש לאורך החיים.

פרסומת

אחת השאלות הבסיסיות והעתיקות במדעי המוח הייתה מוקד לוויכוח סוער במשך עשורים – האם תאי עצב חדשים נוצרים במוח האדם הבוגר? היווצרות תאי עצב חדשים במוח, או "נוירוגנזה", תועדה במחקרים, אך בעיקר במודלים של חיות, והוכחה חד משמעית לקיומה של התופעה במוח האנושי נותרה שנויה במחלוקת במשך שנים. 

פרט למתן תשובה לשאלה ביולוגית מהותית (שכן עד לאחרונה חשבו שהמוח הבוגר אינו מסוגל להתחדש), קיום נוירוגנזה במוח הבוגר יכול לשנות את החשיבה המקובלת על הזדקנות המוח ולאפשר פריצות דרך בדרכי טיפול במחלות נוירולוגיות, שיקום תפקודי המוח והבנה עמוקה יותר של תהליכי זיכרון, למידה והסתגלות במוח האנושי.

תהליך הנוירוגנזה, שתועד בעיקר במחקרים על מודלים של בעלי חיים – במיוחד מכרסמים וקופים – נתפס עד כה כמתרחש במוח האנושי רק בתקופת הילדות. במהלך תקופה זו, תאי גזע עצביים – תאים מיוחדים בעלי יכולת התמיינות – הופכים לתאי אב (progenitor cells) – תאים שמסוגלים להתמיין בהמשך לתאי עצב. תאי אב שונים מתאי גזע בכך שיכולת ההתמיינות שלהם מוגבלת יותר, ובמקרה הזה הם יכולים להתמיין לתאי עצב בלבד.

לפי אחת ההשקפות בתחום, תאי העצב שנוצרים בילדות נשארים איתנו לכל החיים, בעוד שאוכלוסיות תאי הגזע ותאי האב במוח נעלמות עם ההתבגרות. השקפות אחרות מכירות באפשרות קיומה של נוירוגנזה גם במוח האדם הבוגר, ומתבססות על מספר מחקרים שהציגו עדויות עקיפות לנוכחותם של תאי אב בבגרות [1]. עם זאת, היקפה המדויק של אוכלוסייה זו אינו ידוע, וטרם הובהר אם תאים אלה אכן יכולים להתחלק לתאי עצב חדשים במוח הבוגר. 

בכל מקרה, במהלך השנים פורסמו מחקרים שתומכים בשני הצדדים – חלקם מצאו רמזים לקיומה של נוירוגנזה במוח הבוגר, ואחרים לא מצאו לכך עדות. עד לאחרונה לא פורסם מחקר שהכריע את המחלוקת.

כעת, מחקר חדש אשר פורסם לאחרונה בכתב העת Science מספק ראיות חזקות לכך שגם במוח האנושי נוצרים תאי עצב חדשים גם בגיל מבוגר, ב"היפוקמפוס" – אזור מפתח בתהליכי למידה וזיכרון [2]. 

קבוצת המחקר בדקה דגימות ממוחות של נבדקים מגיל 0 ועד גיל 78 שנים, והשתמשה במספר טכניקות מתקדמות על מנת להראות את קיומה של אוכלוסיית תאי האב במוח האדם הבוגר.

בשלב הראשון השתמשה קבוצת המחקר בטכניקה בשם snRNA-seq – ריצוף RNA מגרעיני תאים בודדים. השיטה מאפשרת לחוקרים לקבל מידע לגבי אילו גנים "מופעלים" או באים לידי ביטוי כך שמיוצרת על פיהם מולקולת RNA (לקריאה נוספת על RNA ואיך הוא נוצר על פי גנים – [3]), מה שיכול לרמז על הפעילות שהייתה באותו תא ברקמה ועל תפקידו. מבחינה טכנית, קשה מאוד לבודד תאי מוח אנושיים שלמים מרקמות בוגרות, אך גרעיני התאים – האזור שבו נמצא החומר הגנטי – עמידים יותר ונותרים שלמים לאחר פירוק הרקמה, כך שניתן להפיק מהם מידע עשיר ומדויק. בפשטות, הטכניקה הזו מאפשרת לחוקרים לבודד את גרעיני תאי העצב, לרצף את ה־RNA שבתוכם, ולזהות לפי "החתימה" של הביטוי הגנטי של כל גרעין את סוג התא שממנו הוא הגיע – כולל תאים נדירים כמו תאי אב.

קבוצת המחקר נעזרה באלגוריתם של למידת מכונה כדי לזהות את אוכלוסיית תאי האב. מאחר שידוע כי תאים אלו קיימים בגילי 5-0, והחתימה הגנטית שלהם במוח צעיר כבר פוענחה, החוקרים "אימנו" את האלגוריתם לזהות את הדפוס הגנטי שמאפיין תאי אב בגיל צעיר. לאחר מכן, על בסיס מידע זה, האלגוריתם סרק את הדגימות ממוחות של מבוגרים – שבהם תאים אלו נדירים בהרבה – ואיתר תאים בעלי מאפיינים גנטיים דומים. 

אמנם השיטות האמורות הראו שניתן לזהות תאי אב במוחות שנבדקו, אבל השאלה החשובה היא – האם התאים האלה פעילים ומתפקדים? כלומר, האם הם באמת מסוגלים להתחלק ולהפוך לתאי עצב? כדי לבדוק זאת, החוקרים השתמשו בסמן חלבוני מיוחד, שמופיע רק בתאים שנמצאים באמצע תהליך חלוקה. כך הם הצליחו לזהות תאים מתחלקים – כולל תאי אב – גם במוחות של מבוגרים, ובאופן מובהק באזור ההיפוקמפוס. 

לבסוף, באמצעות טרנסקריפטומיקה מרחבית – שיטה המזהה RNA ישירות בתוך חתכים של רקמת המוח ברזולוציה מיקרוסקופית – הצליחה קבוצת המחקר למקם את התאים בפועל במוח האנושי. התוצאה: תאי אב אכן קיימים, נדירים אך ברורים, ומרוכזים באזור ההיפוקמפוס.

באמצעות שילוב של טכניקות מדעיות מתקדמות – כמו ריצוף גנטי, למידת מכונה, סמנים ביולוגיים מדויקים והדמיה מרחבית – הצליחה קבוצת המחקר להציג ראיות משכנעות לכך שתאי אב עצביים לא רק קיימים במוח של מבוגרים, אלא גם פעילים ומרוכזים באזור ההיפוקמפוס – המרכז במוח שאחראי לזיכרון וללמידה.

תוצאות אלו, מעבר להיותן צעד משמעותי לסיום אפשרי של מחלוקת ארוכה, פותחות פתח לחקר השפעת ההבדלים בקצב היווצרות תאי עצב בהיפוקמפוס על תהליכים כמו ירידה קוגניטיבית במחלות שונות — תגלית שיכולה להוביל לפיתוח טיפולים חדשים בעתיד. 

המחקר הזה אולי מבשר את סופו של הוויכוח הישן על נוירוגנזה במוח הבוגר – אבל כמו תמיד במדע, הימים והמחקרים העתידיים יגידו. 

עריכה: שיר רוזנבלום-מן

מקורות:

1) מחקר היסטורי אשר מספק ראיות ראשונות לקיומה של נוירוגנזה במוח האנושי הבוגר

2) תאי אב זוהו במוח האדם הבוגר, המחקר שפורסם ב-Science

3) פוסט לרגל יום ה־RNA