במחקר פורץ דרך מופה מוחם של עוברים אנושיים במגוון שיטות ואטלס חדש יאפשר להבין מתי במהלך ההריון ובאיזה אזור במוח מתבטאים גנים מחוללי אוטיזם ומחלות כגון סכיזופרניה.

עידן פרומין ואלומית ישי

בתחילת ההריון, תאי עצב מתרבים בקצב של 250,000 לדקה.   כשלושה שבועות לאחר ההפרייה, ניתן לזהות בעובר את "הצינור" ממנו תתפתח מערכת העצבים המרכזית, קרי המוח ועמוד השידרה. ארבעה שבועות לאחר ההפרייה ניתן לזהות את שלושת חלקי המוח ואת ה"שלפוחית" ממנה יתפתחו העיניים, ושישה חודשים לאחר ההפרייה ניתן לאבחן פגמים בהתפתחות המוח (ראו תמונה). 

 

המוח האנושי עובר תהליכי התפתחות משמעותיים ביותר, והבנת תהליכים אלה קריטית לפענוח מנגנונים המובילים למצבים פתולוגיים כגון דיסלקציה, אוטיזם וסכיזופרניה. כמו מכונה מסובכת או מתכון מורכב, גם המוח נבנה בשלבים מאד מדוייקים, כאשר גם התזמון וגם המיקום של התפתחות החלקים השונים הוא חיוני.

לאור העובדה שרוב המחקרים על המוח העוברי נעשו על עכברים וקופים, ובשל הבדלים לא זניחים בתפקוד המוח והתפתחותו בין יונקים ממינים שונים, עלה הצורך במחקר שיאפשר מיפוי מבני, התפתחותי, תפקודי, גנטי ומולקולרי של המוח העוברי האנושי הגדל והמשתנה.

במחקר חדש ויוצא דופן בהיקפו, בו השתתפו 80 חוקרים וחוקרות ממכון אלן למדע המוח ומאוניברסיטת וושינגטון בסיאטל, מופו מוחות של עוברים אנושיים במגוון שיטות (In situ hybridization, MRI, microarray analysis).  החוקרים השתמשו בטכניקות לייזר מתקדמות לחיתוך פרוסות דקות במיוחד ממוחם של עוברים בני 15-21 שבועות שנתרמו מהפלות טבעיות, ובדקו הפעלה וכיבוי של גנים רבים, בתזמון ובמיקום מדוייקים, המאפשרים את התפתחותו התקינה של המוח במהלך ההריון.  תוצאות המיפוי אוגדו באטלס דיגיטלי חדש הזמין באינטרנט לשימושם של חוקרים ברחבי העולם.

לדוגמא, אחד האזורים במוח העוברי בו התמקדו החוקרים נקרא Subplate. אזור זה קיים באופן זמני במהלך ההתפתחות העוברית ביונקים, ובו מתרכזים חלק מהנוירונים הראשונים שנוצרים בקליפת המוח (הקורטקס). החוקרים מצאו באזור זה 150 גנים השונים בהתבטאותם בין מוח עכבר ומוח אדם.  גן אחד כזה המופיע באדם אך לא בעכבר נקרא HCRTR2, והוא גן המקודד קולטן למוליך העצבי אורקסין. בין תפקידיו הם ויסות מחזורי שינה וערות, והוא מוכר היטב מהפרעות שינה כמו נרקולפסיה. בעכבר, כצפוי, הקולטן מתבטא רק בהיפותלמוס, האזור האחראי למחזורי שינה וערות, אך בבני אדם לאורקסין תפקיד חשוב בהתפתחות קליפת המוח, והגן מתבטא גם ב- Subplate.  על תפקיד אורקסין בויסות שינה ראו גם "שטיפת מוח".

ממצא מעניין נוסף הוא המנגנון המוביל להתפתחות הנאוקורטקס והאונה המצחית (ראו תמונה של הקשרים בין אונות המוח העוברי), המפותחת לאין ערוך בבני אדם בהשוואה לחיות והיא זו שמאפשרת לנו את החשיבה ההגיונית והסדורה והתכנון לעתיד. המיפוי החדשני מספק עדות גנטית-התפתחותית ל"מותר האדם מהבהמה".

 

השלכות ומשמעויות עבודה זו, שפורסמה בכת העת המדעי היוקרתי נייצ'ר, הן נרחבות ויש המשווים את חשיבותה לפרוייקט מיפוי הגנום האנושי. המיפוי הגנטי של מוח העובר מאפשר לדעת אלו גנים שולטים בהתפתחות של כל חלק במוח, ואלו מהגנים עשויים להשתבש בתפקודם ולגרום לבעיות התפתחותיות. המחקר גם מספק עדות אמפירית לכך שראשיתו של אוטיזם, לדוגמא, בהתפתחות העוברית, ולכן יש חשיבות עצומה לאבחון מוקדם והתערבות מוקדמת.


עידן פרומין הוא תלמיד מחקר במחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע.