מחקר: חיבורים מלאכותיים חוברו למערכת עצבים פגועה של תולעת – ושיקמו את תפקודה

נזק עצבי במוח, בעקבות תאונות, אירועים מוחיים או מחלות שונות, עלול לפגוע בתפקוד האדם בדרכים שונות ומגוונות. הפגיעה יכולה להתבטא ביכולת תנועה, דיבור, ראייה, זיכרון או תפקוד קוגניטיבי. מעבר לטיפולים המקובלים, ישנו כיום מאמץ גדול ליצור ׳תותבים מוחיים׳, כלומר להשתמש באלקטרודות, מחשבים ורובוטים כדי לנסות לעקוף פגיעות במוח ובחוט השדרה, ואפילו יש כבר הצלחות מרשימות. החסרונות של התותבים הללו, מעבר לעלות הפיתוח הגבוהה, הם בעיקר הצורך של המטופל להשתמש במכשור חיצוני מורכב ולתחזק אותו. מחקר בהובלתו של ד"ר איתי רבינוביץ' מהפקולטה לרפואה באוניברסיטה העברית הדגים עתה, שלפחות בתולעים זעירות, ניתן לשקם באמצעים גנטיים תקשורת פגועה בין תאי עצב על ידי השתלת חיבורים מלאכותיים באופן ביולוגי לחלוטין. המחקר, שבוצע בשותפות עם ד"ר ג׳יהונג באי מהמרכז לחקר הסרטן על שם פרד האצ'ינסון שבסיאטל, פורסם בכתב העת המדעי Cell Systems.

תאי העצב, שנקראים נוירונים, מעבירים מידע זה לזה באמצעות חיבורים שנקראים סינפסות. ישנן סינפסות כימיות, שלהן מבנה מורכב (הכולל מאות סוגים שונים של חלבונים), וישנן סינפסות חשמליות, שהן יחסית יותר פשוטות (בנויות מסוג אחד של חלבון). לאחר פגיעה עצבית עלולים להתחולל במוח שיבושים בזרימת מידע, כיוון שחסרים בו חלק מהנוירונים. לפני מספר שנים, פיתח ד"ר רבינוביץ' במעבדה של פרופ' וויליאם שייפר בקיימברידג', אנגליה, שיטה שמאפשרת ליצור סינפסות חשמליות חדשות בין נוירונים של התולעת סי אלגנס (C. elegans) על ידי ביטוי גנטי של החלבון הסינפטי בנוירונים אלו. כיום, הצליחו ד"ר רבינוביץ' ושותפיו למחקר ליישם את השיטה הזאת כדי להתגבר על פגיעה במערכת העצבים של התולעת.

"על מנת לפשט את הבעיה, התמקדנו בבעל חיים יחסית לא מורכב, התולעת הזעירה סי אלגנס, שלה רק כמה מאות תאי עצב, בניגוד לכמה עשרות או מאות מיליארדים של נוירונים במוח האדם", הסביר ד"ר איתי רבינוביץ'. "גרמנו לתולעים לאבד זוג נוירונים ספציפי וזה הביא לירידה ביכולת שלהן לנווט לעבר ריחות מושכים. כדי להתגבר על הפגיעה, החדרנו סינפסות חדשות לתוך הרשת העצבית באופן גנטי, באמצעות השיטה שפיתחתי בקיימברידג', וכך יצרנו למעשה ׳מעקף סינפטי׳ שישקם את זרימת המידע ברשת העצבית".

המעקף הסינפטי הצליח, וביצועי התולעים המטופלות עלו אפילו על אלו של תולעים בריאות רגילות. "יחד עם זאת, הופתענו לגלות שחלק חשוב מההצלחה נבע באופן לא צפוי לא רק מניתוב מחדש של המידע ברשת, אלא גם מהגברה כללית של אותות חלשים שסיפקו הסינפסות המלאכותיות שבנינו", הוסיף החוקר. ההצלחה של הניסוי הציגה גישה חדשנית ועתידנית, שבתקווה יום אחד תוכל להיתרגם לטיפול גנטי במחלות ופגיעות במערכת העצבים באדם, ללא צורך בשימוש בעזרים אלקטרוניים.