كيف تتطور الألياف العصبية وتصل إلى أهدافها دون ارتكاب الأخطاء على طول الطريق؟
يربط نظام معقد من الألياف العصبية أكثر من 100 مليار خلية دماغية فيما بينها وخلايا الدماغ بالجهاز العصبي المحيطي والعضلات. يمكن لهذه الألياف العصبية، التي تسمى "المحاور العصبية"، أن تنمو في بعض الأحيان بطول متر، وفي هذه العملية، في طريقها إلى وجهتها، يتعين عليها أن تشق طريقها عبر الأنسجة المحيطة بينما تتغلب على العديد من العقبات. كيف تتمكن المحاور من الوصول إلى المكان الصحيح بهذه الدقة الكبيرة دون أن تفقد طريقها؟
يحاول الدكتور أبراهام يارون، من قسم الكيمياء البيولوجية في كلية الكيمياء الحيوية في معهد وايزمان للعلوم، توضيح الآليات التي تضمن الاتصال الصحيح لمليارات الخلايا العصبية أثناء تطور الجهاز العصبي لدى الجنين . إن فهم هذه العمليات قد يساهم في التطوير المستقبلي لطرق علاج عيوب الأعصاب أو الإصابات التي تلحق الضرر بالأعصاب.
في العقد الماضي، أصبح من الواضح أن المحاور تتنقل إلى أهدافها باستخدام نوع من "نظام تحديد المواقع العالمي"، والذي يعتمد بدلاً من الأقمار الصناعية على إشارات كيميائية. يمكن أن تعمل هذه الإشارات بطريقتين للتأكد من أن المحاور تتحرك في الاتجاه الصحيح: يمكنها جذب المحاور إلى الهدف، أو صدها، أي أنها تعمل كنوع من "الحواجز" التي تمنع المحاور من الدوران في اتجاهات خاطئة. . لقد وصف العلماء بالفعل عدة عائلات من جزيئات "التوجيه" الرئيسية، والتي يبدو أنها تعمل بطرق مختلفة. ولكن لا يزال لا يُعرف سوى القليل جدًا عن آليات عمل هذا النظام الكيميائي المتفرع.
تركز أبحاث يارون بشكل أساسي على "توجيه" المحاور الحسية، التي تنقل أحاسيس الألم والحرارة واللمس من الجلد إلى الدماغ. يتم توجيه هذه المحاور بواسطة عائلة من بروتينات التوجيه تسمى سيمفورين. ولكن كما هو الحال في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، تحتاج المحاور أيضًا إلى "وحدة إدخال" لاستقبال إشارات التوجيه. تتكون هذه الوحدة من مستقبلات البروتين المعروضة على أغشية المحاور.
في بحث ما بعد الدكتوراه، اكتشف الدكتور يارون مستقبلين من عائلة البليكسين، يقعان على المحاور ويتوسطان في نقل إشارة السيمافورينات. في البحث الذي يجريه حاليًا في معهد وايزمان للعلوم، يهدف الدكتور يارون إلى معرفة كيفية انتقال الإشارات عبر هذه المستقبلات بالضبط. وهو يحاول أيضًا التعرف على جزيئات توجيه جديدة، ومعرفة كيفية ربط كل هذه الإشارات معًا.
ولهذا الغرض، يستخدم طريقتين متكاملتين: التجارب في مزارع الخلايا، حيث يعرض العلماء المحاور لإشارات توجيهية مختلفة ويراقبون النتائج، والتجارب على فئران المختبر، حيث يتم تأكيد النتائج واختبار عوامل إضافية لتحليلها. سلوك المحاور في بيئة معقدة و"حقيقية".
وفي الوقت نفسه، وبحسب النتائج الأولية، يبدو أن بروتينات التوجيه من عائلة سيمفورين تعمل من خلال مستقبلات البليكسين لنقل إشارات الرفض. وهكذا، في وجود المستقبل، يتم منع المحاور النامية من الدوران في اتجاهات خاطئة، والتقدم في المسار الصحيح إلى الهدف. من ناحية أخرى، عندما يعطل العلماء الجين المستقبل، وبالتالي إزالة "الحاجز" في الطريق، يضيع المحور العصبي وينمو في الاتجاهات الخاطئة.
وفي دراسة أخرى، ركز أعضاء مجموعة الدكتور يارون البحثية على تلف الأعصاب الذي يصاحب مرض السكري أحيانًا. في مرضى السكري، وكذلك في مرضى السرطان الذين يتلقون العلاج الكيميائي، قد تنفصل المحاور الحسية عن هدفها، مما يسبب ألمًا شديدًا في الأطراف. يحاول يارون معرفة ما إذا كانت جزيئات التوجيه التنموي تلعب أي دور في هذه الحالات المرضية. وإذا تبين أن لها مثل هذا الدور، فقد يكون من الممكن تطوير طرق علاجية مبتكرة تسهل الأمر على المرضى الذين يعانون من هذه الأمراض.
في الآونة الأخيرة، تم العثور على أدلة أيضًا على أن إشارات التوجيه الكيميائي تلعب دورًا في العديد من العمليات الأخرى إلى جانب توجيه المحاور العصبية. من بين أمور أخرى، هذه هي عمليات تطوير الأوعية الدموية الجديدة، وهجرة خلايا الجهاز المناعي والخلايا السرطانية التي تهدف إلى إنشاء النقائل السرطانية. وبالتالي فإن فهم آليات عمل جزيئات التوجيه قد يساعد في تطوير علاجات لأمراض إضافية.
ولد الدكتور أبراهام يارون في القدس، وحصل على شهادته الأولى في علم الأحياء من الجامعة العبرية في القدس عام 1993. وتابع طريقه المباشر للحصول على الدكتوراه في قسم علم المناعة في كلية الطب في الجامعة العبرية وهداسا. وحصل على الدكتوراه عام 1999. ويقول: "لقد كنت مهتمًا بالعلوم بالفعل عندما كنت طفلاً، ولكن فقط أثناء دراستي للدكتوراه قررت أنني أريد حقًا أن أصبح عالمًا". أكسبته أطروحته للدكتوراه جائزة أميرشام/فارماسيا للتكنولوجيا الحيوية لعام 2000، والتي تمنحها المجلة العلمية Science للعلماء الشباب. أجرى أبحاث ما بعد الدكتوراه في مختبر البروفيسور مارك تيسييه ليفين في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو، حيث تعرض لأول مرة للبحث في توجيه المحاور العصبية واكتشف مستقبلات البليكسين. وفي عام 2006 انضم إلى معهد وايزمان للعلوم كباحث كبير.
