אלצהיימר

שימוש בתאי גזע לחקר מחלת אלצהיימר

באמצעות שימוש בתאי גזע שנוצרו מפיברובלסטים, הצליחו החוקרים ליצור תרביות נוירונים של חולי מחלת אלצהיימר משפחתית וספורדית, וכן של נבדקים בריאים. השיטה מאפשרת אפיון של פנוטיפים רלוונטיים למחלה

08.03.2012, 12:46

ממצאים אופייניים בנתיחה לאחר המוות במוחם של חולי אלצהיימר הם Amyliod plaques – צברים חוץ תאיים המורכבים בעיקר מחלבון amyloid-β, וכן neurofibrillary tangles, שהם צברים תוך תאיים של חלבון בשם tau (חלבון המעורב בייצוב ה-microtubuli) שעבר פוספורילציה עודפת. לא ברור אם הנגעים הללו הם הגורמים למחלה בבני אדם.

מרבית מקרי מחלת אלצהיימר הם ספורדיים, אולם קיימות צורות תורשתיות נדירות. אנליזה של מודל חיה של צורות תורשתיות דומיננטיות של המחלה הם המקור למרבית הידע על המנגנונים המעורבים בהתפתחותה. צורות אלו קשורות במוטציה או בהכפלה של הגן APP, המקודד לחלבון המקדים ל-amyloid-β או במוטציות בגנים ל-presenilin, המקודדים אנזימים שחותכים את החלבון APP ליצירת amyloid-β. לא נמצא קשר גנטי בין חלבון tau למחלת אלצהיימר, אך נמצאה קורלציה בין מספרם של ה-neurofibrillary tangles הנוצרים מחלבון tau לבין חומרת המחלה. לא ברור איך השונות בעיבוד APP גורמת לעלייה ברמות חלבון tau שעבר פוספורילציה (p-tau) וליצירת neurofibrillary tangles. במודלים של עכברים נראה כי עכברים שנמצא אצלם ביטוי יתר של APP מפתחים amyloid plaques, אך לא neurofibrillary tangles.

גם תרביות תאי מוח עובריים משמשות לחקר מערכת היחסים בין חלבון APP לבין tau. נמצא כי בתרביות המגודלות בנוכחות ריכוזים גדולים של amyloid-β קיים ריכוז גבוה של חלבון tau שעבר פוספורילציה, אולם לא ברור אם רמות פיזיולוגיות של amyloid-β משפיעות בצורה דומה.

תאי iPSCי(induced Pluripotent Stem Cells) הם תוצר של פיתוחים חדשים, וייתכן שיאפשרו חקר של פנוטיפים של מחלת אלצהיימר בתנאי מעבדה. תאי iPSC נוצרים באמצעות "תכנות מחדש" של תאים המופקים ממטופלים (במקרה זה – פיברובלסטים). בהמשך ניתן לגרום להם להתמיין לתאים מסוגים שונים, וליצור, כמו במקרה זה, תרבית תאי עצב של מטופלים ספציפיים.

החוקרים יצרו תאי iPSC מפיברובלסטים של שני חולים במחלת אלצהיימר תורשתית (familial Alzheimer's dis.) בעלי מוטציה בגן APP, שני חולים במחלת אלצהיימר ספורדית ושני בני אדם שאינם סובלים מדמנציה, על מנת שישמשו כתרביות ביקורת.

לאחר השראת התמיינותם של תאי iPSC לפרוגניטורים של תאי עצב, השתמשו החוקרים בשיטת FACS להפרדתם של תאים אלו מתאים אחרים, ובהמשך השתמשו בתאים אלו ליצירת תרביות תאי עצב. תאי העצב הדגימו פעילות אלקטרופיזיולוגית האופיינית לתאי עצב, ויצרו סינפסות תפקודיות.

נמצא כי תאי העצב של החולים במחלת אלצהיימר תורשתית, וכן של אחד מהחולים במחלה הספורדית, הפרישו רמות גבוהות משמעותית של amyloid-βי(1–40) לעומת תאי תרביות הביקורת. ההבדלים בין תאי העצב היו גדולים יותר מההבדלים בין הפיברובלסטים מאותו מקור, כך שייתכן כי הפיברובלסטים אינם חוזים באופן מלא את הפנוטיפ בתאי עצב.

בנוירונים מחולים במחלת אלצהיימר משפחתית נמצאו רמות p-tau גבוהות יותר ביחס לרמת tau הכללית, בהשוואה לתרביות הביקורת. בקרב חולים במחלה הספורדית התמונה הייתה דומה לזו שנמצאה לגבי amyloid-β – בתרבית תאי החולה שבה נמצאה הפרשה של רמות גבוהות יותר של amyliod-β נמצא גם ריכוז מוגבר של p-tau ביחס לרמת tau הכללית. בתאיו של אותו חולה, וכן בתאיהם של שני החולים במחלה התורשתית, נמצאה גם הצטברות של RAB5-positive early endosomes.

טיפול בתרביות התאים באמצעות מעכבי האנזים β-secretase, אך לא γ-secretase, הוביל לירידה ברמות חלבון tau שעבר פוספורילציה באתר מסוים, ורמות האנזים GSK-3β, שהוא אחד האנזימים ה"חשודים" בגרימת פוספורילציה אבנורמלית של חלבון tau. ממצא זה מייצג קשר בין העיבוד של APP לבין פוספורילציה של חלבון tau.

החידוש העיקרי שבמחקר זה הוא ההדגמה שטכנולוגיית iPSC יכולה לשמש לחקר פנוטיפים רלוונטיים למחלת אלצהיימר. מחקרים בעתיד, שיבחנו מספר גדול יותר של חולים במחלה, יוכלו לספק הבנה נוספת של המנגנונים המעורבים במחלה, גם לגבי המחלה הספורדית, וייתכן כי אף יוכלו לשמש לצורך אבחנה מוקדמת וחיזוי תגובה לטיפול תרופתי.

ערכה: ד"ר ורד פרכטר
מקור:

Israel et al.;Probing sporadic and familial Alzheimer’s disease using induced pluripotent stem cells, Nature. 2012 Jan 25;482(7384):216-20

נושאים קשורים:  אלצהיימר,  תאי גזע עובריים,  חלבון amyloid-β,  tau,  מחקרים
תגובות