טכנולוגיה אורגנואידית חדשנית: מערכת עצבים של עובר על שבב

חוקרים מאוניברסיטת מישיגן וממכון ויצמן למדע פיתחו לראשונה מערכת עצבים מרכזית מלאה של עובר אנושי על גבי שבב מיקרו-זרימה. על המחקר נכתב באתר מכון ויצמן למדע בראשית החודש.

במחקר בהובלת פרופ' ג'יאנפינג פו וד"ר שיפון קסו מאוניברסיטת מישיגן, לקחה חלק גם פרופ' אורלי ריינר ממכון ויצמן למדע וחוקרים מאוניברסיטת פנסילבניה. השבב שפיתחו יוצר תנאים המחקים את תהליכי ההתפתחות העוברית באמצעות הזרמה מבוקרת של מורפוגנים - מולקולות שלהן תפקיד מפתח בהתמיינות תאים ויצירת איברים כשהן מופרשות בזמנים ובמקומות שונים בעובר, מתפזרות בסביבה וקובעות את מיקום וצורת האיברים.

תאי גזע על השבב מתמיינים למגוון תאי עצב האופייניים לחלקים שונים במערכת העצבים המרכזית מקצה חוט השדרה ועד למוח הקדמי, ונוצרת רקמה תלת מימדית הדומה למערכת העצבים של עובר בן כחודש. בשלב נוסף הצליחו החוקרים לגדל על אותו שבב הן תאי עצב מעוררים והן תאים מווסתים המהותיים לתפקוד תקין של המוח הבוגר, באמצעות יצירת הפרדה בין ציר אורכי וגחוני-גבי בהתפתחות המוח.

החוקרים מדגישים שהשבב לא מחקה את השלבים המוקדמים ביותר של התפתחות מערכת העצבים המרכזית - "אנחנו למעשה מדלגים על השלבים המוקדמים ודוחפים את תאי הגזע לשלבים התפתחותיים שאופייניים לעובר בן ארבעה שבועות". עם זאת, כעבור ימים ספורים נוצרת רקמה תלת מימדית הדומה להפליא למערכת העצבים המרכזית של העובר, הן בסוג התאים שהיא מכילה והן בסדר הופעתם". כך, למשל, החוקרים יכלו לחקור גנים המעורבים בהתמיינות של אוכלוסיית תאים בחוט השדרה שהתמיינותם וזהותם הסופית לא היתה מובנת קודם לכן.

הטכנולוגיה האורגנואידית החדשה תאפשר לחוקרים לשאול שאלות מסוג חדש על התפתחות עוברית תקינה ופתולוגית. פרופ' ריינר מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, שחוקרת מחלות הפוגעות במוח המתפתח כבר 30 שנה, החלה לגדל אורגנואידים במעבדתה לפני כעשור. לדבריה, השבב החדש יאפשר להרחיב את ההבנה בנוגע להתפתחות העובר הבריא וגם לגבי מחלות ופגיעות ברקמה.

"עד כה נאלצנו לגדל מקטעים קטנים של מערכת העצבים בנפרד. כעת נוכל לחקור תהליכים מורכבים לאורך המערכת כולה", סיכמה פרופ' ריינר.