שיטה חדשה להפעלת תאי עצב מהונדסים בעזרת שדה מגנטי תאפשר לחקור פעולות שונות של המוח בדיוק חסר תקדים ובלי התערבות חיצונית

איך אפשר לדעת אלו חלקים במוח, או אפילו אילו תאי עצב, אחראים על התנהגויות שונות – מחיוך ואכילה ועד ריצה או שינה? יש כיום שיטות דימות רבות, כגון MRI תפקודי שמראה אם אזורים מסוימים במוח פעילים כשאנחנו עושים משהו. שיטות מתקדמות יותר מאפשרות להפעיל תאי עצב מסוימים במוח כשמאירים אותם באורך גל מסוים או מזריקים חומר כימי.

אך לשיטות האלה יש חסרונות רבים. אור אינו מסוגל לחדור עמוק לתוך המוח ולחומרים כימיים נדרש זמו רב יחסית להגיע אל תאי העצב ולפעול בהם. שיטה חדשה של חוקרים מאוניברסיטת וירג'יניה מאפשרת להפעיל תאי עצב בעזרת שדה מגנטי, וכך להשיג תגובה מיידית בלי צורך בהליכים פולשניים.

מייקל ווילר (Wheeler) ועמיתיו יצרו בהנדסה גנטית חלבון שהוא שילוב של תעלה המעבירה יונים וחלבון שקושר ברזל. הם השתילו את הגן המייצר את החלבון הזה בתאי עצב והחלבון המהונדס התמקם בקרום התא. פתיחה של התעלה גרמה לכניסת יונים חיוביים לתא (כלומר, אטומים בעלי מטען חשמלי חיובי), דבר ששינה את המתח בתוך תא העצב וגרם לו לפעול – כלומר לשדר אותות חשמליים לתאים סמוכים. אולם החידוש הגדול היה נוכחותו של הברזל. כאשר הפעילו החוקרים שדה מגנטי מעל התאים, הברזל הקשור לחלבון זז, ואיתו זז החלבון כולו ושינה את צורתו. שינוי הצורה הוביל לפתיחת התעלה. כך הצליחו החוקרים להפעיל מבחוץ תא עצב נבחר. בשל יכולת השליטה הזאת העניקו החוקרים לחלבון את השם "מגנטו" (magneto).

כדי להכניס את "מגנטו" לתאי עצב של בעלי חיים שתלו החוקרים את הגֶן בנגיף שמתמחה בהכנסת DNA לתאים. לגֶן המהונדס הוצמד רצף בקרה, הדואג לכך שהחלבון ייווצר רק בסוג מסוים של תאים – למשל, תאי-עצב באזור מסויים. החוקרים החדירו את הנגיף לעוברים של דגי זברה, והחלבון התבטא בתאי-עצב בזנבותיהם. כאשר חשפו אותם לשדה מגנטי, הדגים הניעו את הזנב – עדות לכך שהתעלה אכן נפתחה והפעילה את תאי העצב.

באופן דומה החדירו החוקרים את הגֶן  לתאי עצב של עכברים, ודאגו שהחלבון יתבטא באזור מסוים במוח ששייך למערכת התגמול, האחראית על תחושת ההנאה שלנו בעת פעילות נעימה, כמו אכילת שוקולד משובח, או האזנה למוזיקה מהנה. החוקרים איפשרו לעכברים לנוע בחופשיות בכלוב שבצד אחד שלו הופעל שדה מגנטי. העכברים שביטאו את החלבון מגנטו העדיפו לבלות את זמנם בהשפעת השדה המגנטי, משום שהוא הפעיל את תאי העצב במוחם האחראים על הנאה.

הניסויים האלה נועדו לבדוק את יכולתו של החלבון להפעיל תאי-עצב מסוגים שונים. בעתיד, חוקרים יוכלו להשתיל חלבון מגנטו, או חלבונים דומים, בחלקים שונים של המוח שעדיין איננו יודעים בדיוק מה הם עושים, להפעיל את תאי העצב – ולראות מה קורה. בשל העובדה שהשיטה דורשת הנדסה גנטית והחדרת גֶנים זרים בעזרת נגיפים, אי אפשר לבצע אותה בבני אדם, לפחות בינתיים. אולם בכל הנוגע למחקר המוח בבעלי חיים, מגנטו הוא כלי משוכלל במיוחד המצטרף כעת לתיבת הכלים של החוקרים, בדרך לגלות את הקשר בין הפעילות הכימית והחשמלית במוח להתנהגות ולתפקוד שלנו, לתחושות ורגשות. כמו כן זה כלי חשוב לחקר הפגיעה בתפקודים שונים של המוח הנגרמת ממחלות ומתאונות, בדרך לחיפוש תרופות, טיפולים משקמים ודרכי מניעה.  

0 תגובות