"العلم" يكشف: باحثون من التخنيون اكتشفوا لأول مرة كيف "ينحت" جين معين الخلايا العصبية في الجهاز العصبي

تحتوي الخلايا العصبية على هياكل مشابهة للغضروف المفصلي. قد يكون للاكتشاف عواقب مستقبلية بعيدة المدى فيما يتعلق باستعادة الأضرار التي لحقت بالجهاز العصبي * كما شارك في الدراسة باحثون من كلية الطب هداسا والجامعة العبرية وكلية ألبرت أينشتاين للطب في نيويورك

اكتشف باحثو التخنيون كيف نجح الجين 1-EFF في تشكيل فروع متفرعة بحجم نانومتر في الخلايا العصبية. وقد يكون لهذا الاكتشاف، الذي نشر في مجلة "ساينس" العلمية المرموقة، عواقب مستقبلية بعيدة المدى في مجال إعادة تأهيل الجهاز العصبي أو الحبل الشوكي، بعد الأضرار التي لحقت بهما.

توصلت طالبة الدكتوراه ميتال أورين سويزا إلى هذا الاكتشاف كجزء من أطروحتها للدكتوراه، بتوجيه من البروفيسور بيني بودبيليفيتش من كلية الأحياء في التخنيون. استخدمت الدراسة دودة صغيرة تسمى C. elegans، والتي تُستخدم في هذا النوع من الأبحاث. يقول البروفيسور بودبيليفيتش: "إن الخلايا العصبية لها شكل معقد". "في أذهاننا تبدو مثل الأشجار ولها فروع متفرعة. في هذه الخلايا العصبية المتفرعة، تعمل الفروع كأجهزة استشعار للمعلومات، وبالتالي فهي مهمة للعمل الطبيعي لتلك الخلية العصبية. على الرغم من أن هذه الخلايا العصبية تمت دراستها منذ أكثر من مائة عام، إلا أنه لا يُعرف سوى القليل جدًا عن كيفية تكوينها وأهمية بنيتها لتعمل. كل إنسان لديه مائة مليار خلية عصبية، متصلة ببعضها البعض عن طريق نقاط الاشتباك العصبي. كان السؤال البحثي الذي قادنا هو كيفية تشكل الخلايا العصبية المتفرعة وما إذا كان شكلها مهمًا لنشاطها."

تحتوي الدودة C. elegans على 302 خلية عصبية فقط. منذ حوالي ثلاثين عامًا، قام باحثون بريطانيون، بقيادة البروفيسور جون وايت، برسم خريطة لجميع الخلايا العصبية والمشابك العصبية التي تربطها من خلال النظر بالمجهر الإلكتروني إلى آلاف المقاطع الرقيقة على طول طول الدودة. ووجدوا أن الخلايا العصبية في الدودة بسيطة، ولها فروع واحدة.

وعلى مر السنين، اكتشف الباحثون خلايا عصبية في الدودة لها فروع. وركز باحثو التخنيون على هذه الخلايا العصبية، ووجدوا أنها أكثر تشعبا مما كان يعتقد سابقا، وتتكون من عدد كبير من الفروع، التي تمتد على كامل جسم الدودة. لقد نظروا إلى الخلايا العصبية باستخدام بروتين فلوري (مضيء) في مجهر متحد البؤر، وهو قادر على إنتاج مقاطع بصرية دقيقة. لقد قاموا بإجراء العشرات من القطع ورسموا بدقة كل فرع من فروع هذه الخلايا العصبية، وعددهم بالمئات. يقول ميتال أوران سويزا: "ثم وجدنا وحدة متكررة، تشبه الشمعدان بعدد متغير من القصب". وفي وقت لاحق، رأى الباحثون كيف يتطور هذا "الحانوكيا". يبدأ كخلية تتطور منها "الفروع" وتخرج. وقد وجد البروفيسور مارتن تشالفي، الحائز على جائزة نوبل، بالفعل في ثمانينات القرن الماضي، أن هاتين الخليتين العصبيتين عبارة عن خلايا عصبية حسية تستشعر الألم.

وفي وقت لاحق من الدراسة، اكتشف باحثو التخنيون كيف تبدأ الفروع من كل "جذع" من "الحانوكيا". عندما قاموا بتصويره بالفيديو، رأوا أنه كان نمطًا ديناميكيًا للغاية. عندما يتحول أحد الفروع في الاتجاه الخاطئ لسبب ما، فإن الدودة "تصححه" عن طريق سحبه للخلف. وقد حاول الباحثون فهم هذه الظاهرة، فواصلوا أبحاثهم بالبحث عن البروتينات التي تؤثر على فعل الجذب. لقد تدخلوا في العملية الطبيعية بمساعدة طفرة اكتشفوها قبل عشر سنوات، في جين يسمى EFF-1 المسؤول عن الاندماج بين الخلايا.
يقول البروفيسور بودبيليفيتش: "عندما نظرنا إلى الطفرات (الديدان التي لا تحتوي على هذا الجين)، رأينا أنها لم يكن لديها شمعدان، بل فوضى كاملة في الفروع". "من هنا استنتجنا أن هذه الحديقة هي المسؤولة عن بناء "الشمعدان"، وهي "النحات"، وهي "المصمم"، ويبقى لنا أن نتحقق من كيفية القيام بذلك".

وفي فحصهم، وجد الباحثون أن ذلك يتم من خلال آليتين رئيسيتين - آلية تعرف كيفية سحب الفروع غير الضرورية التي نمت بشكل مفرط أو في اتجاهات خاطئة، وآلية تعرف كيفية دمج الفروع الضالة، وبالتالي وقف هجرتها. .

ويقولون: "كان من المهم العثور على مثل هذه الجينات، لأنه بمساعدتها سيكون من الممكن العثور، أيضًا لدى البشر، على الجينات المسؤولة عن بناء الخلايا العصبية في الدماغ البشري". "من الممكن أن يستخدم هذا للشفاء بعد إصابة مميتة في الدماغ أو الحبل الشوكي."

وشارك في الدراسة أيضًا الدكتور جيدي شيمر من كلية الأحياء في التخنيون والآن في جامعة نورث كارولينا في الولايات المتحدة الأمريكية، والدكتور ديفيد هول من كلية ألبرت أينشتاين للطب - في نيويورك بالولايات المتحدة الأمريكية، ود. ميلات ترينين من كلية الطب هداسا في الجامعة العبرية.