שיטת הדמיה חדשה לגילוי שינויים בהשתקת גנים במוח

מחלות רבות שפוגעות במוח קשורות לכשלים במנגנוני השתקת הגֵנים, שגורמים לתאי עצב להתנהג בצורה לא נורמלית. עד כה לא יכולנו לבחון את הכשלים הללו במוח החי, אולם שיטת הדמיה חדשה עשויה להעניק לנו לראשונה גישה למנגנונים גנטיים נסתרים שפועלים במחלות מוח קשות.

בגופנו קיים מנגנון השתקת גֵנים, שמאפשר לגֵן מסוים להפוך לחלבון מתפקד רק ברקמות שבהן הוא דרוש, אך לא באחרות. במחלות עצביות ונפשיות כמו אלצהיימר וסכיזופרניה חל שיבוש במנגנון הזה, ולכן הטיפול התרופתי בהן מתמקד לא פעם בוויסות פעולתם של קבוצת אנזימים שמשתיקים גֵנים וקרויים HDAC. עם זאת, חסר ידע מספיק על דפוס ייצורם של האנזימים האלה במוח בריא, ובלעדיו חסרה לנו נקודת התייחסות להשוות אליה מוחות של חולים.

כדי לענות על הצורך הזה פותחה לאחרונה באוניברסיטת הרווארד שיטת הדמיה חדשה שמבוססת על שיטת ההדמיה הנפוצה PET (ראשי תיבות של "טומוגרפיה באמצעות פליטת פוזיטרונים"). בשיטה הזאת מזריקים לגוף גלוקוז (סוג של סוכר) שאחד האטומים שלו פולט קרינה רדיואקטיבית ואפשר לעקוב אחריה. מאחר שהגלוקוז הוא מקור אנרגיה למוח, כשהסורק קולט קרינה חזקה יותר באזור מסוים אפשר לדעת שהוא פעיל יותר.

בשיטת ההדמיה החדשה, במקום לבדוק צריכת גלוקוז נבדקת כמות אנזימי HDAC, וממנה אפשר להסיק בעקיפין על מידת ההשתקה של הגֵנים המקודדים אותם, באזורי המוח השונים. לשם כך משתמשים בחומר רדיואקטיבי שנקשר ספציפית לאנזימים האלה כך שעוצמת הקרינה שהוא פולט יכולה להעיד על כמותם.

שיטת ההדמיה חשפה אצל שמונה נבדקים משני המינים הבדלים בכמות ה-HDAC למיניהם בין אזורי מוח שונים, כך שאפשר היה לזהות "חתימה" כמותית של HDAC במוח. החתימה הזאת הייתה עקבית להפליא בין נבדק לנבדק – ממצא שהפתיע את החוקרים היות שהשתקת גֵנים הוא תהליך דינמי שעובר שינויים רבים.

מדידה אחרת במוחות של מתים איששה את הממצא הזה. במוחות האלה נמצא שהחומר הרדיואקטיבי נקשר ספציפית לסוגים מסוימים של אנזימי HDAC – דבר שאי אפשר עדיין לבדוק אצל אנשים חיים – ושאלה הסוגים שמווסתים תהליכים של צמיחת קשרים במערכת העצבים ותפקוד שכלי.

להקדים תרופה

מהתוצאות עולה ששינויים בכמות החומר הרדיואקטיבי שנקשר לאנזימי HDAC אכן משקפים שינויים כמותיים בסוגים מסוימים שלהם ולכן גם משקפים שינויים בגֵנים שקשורים לתפקוד מערכת העצבים, שאותם סוגים של HDAC משתיקים אותם. המחקר הזה הוא הראשון שמודד את כמות ה-HDAC במוחות של אנשים חיים, בלי צורך לנתח רקמות מוח לאחר המוות. רקמות כאלה קשות להשגה ואינן משקפות בהכרח את המתרחש במוח במהלך חייו של הנבדק.

הבנה טובה יותר של מנגנון השתקת הגֵנים במוחות של אנשים בריאים תאפשר לנו לגלות שיבושים בהשתקה של גֵנים מסוימים אצל חולי אלצהיימר, סכיזופרניה ומחלות מוח נוספות, וכך לפתח תרופות יעילות יותר. בנוסף, יש לקוות שזיהוי שינויים במנגנון השתקת הגֵנים אצל אנשים שלא פיתחו מחלה, יוכלו לנבא את הופעתה, ולאפשר מתן טיפול מוקדם יותר.