טרשת נפוצה (MS) היא מצב דלקתי כרוני המאופיין בדמיאלינציה, המשפיע על כ-2.5 מיליון אנשים ברחבי העולם. רוב המאובחנים עם טרשת נפוצה מציגים מהלך מחלה התקפי-הפוגתי (RR). במהלך שלב ההישנות, דלקת חריפה מובילה לאובדן בלתי נמנע של מיאלין ואקסונים. לעומת זאת, במהלך הפוגה, ניתן לתקן נגעי דה-מיאלינציה על ידי רמיאלינציה, מתן תמיכה טרופית לאקסונים ומניעת אובדן אקסון מתקדם1. כשל ברמיאלינציה מתרחש בשלבים הכרוניים של טרשת נפוצה ומוביל לניוון אקסונלי מתקדם2.
תהליך הרמיאלינציה נמצא בקורלציה קריטית עם תאי מבשר אוליגודנדרוציטים (OPCs), הכוללים התפשטות ונדידה של OPCs כדי להתמיין לאוליגודנדרוציטים בוגרים (OLs), שהם התאים יוצרי המיאלין במערכת העצבים המרכזית (CNS)3. בשלבי המחלה הראשוניים, מספר ה-OLs החדשים שנוצרו על ידי OPCs סביב הנגעים הדמיאליניים נשמר יחסית ויכול לקדם בהצלחה רמיאלינציה4. עם זאת, בשלבים מתקדמים של טרשת נפוצה, הגירה לא מספקת והתמיינות של OPCs מובילים להפחתה ב-OLs חדשים ולפגיעה ברמיאלינציה5, ובכך מובילים לניוון עצבי ולהצטברות נכות.
שתי השערות הוצעו כדי להסביר את הניוון העצבי בטרשת נפוצה. ההשערה החיצונית מציעה כי התגובה החיסונית המופעלת על ידי תאי T מופעלים גורמת לדמיאלינציה כמו גם לניוון עצבי6. המודל הפנימי, לעומת זאת, מציע כי החריגות הפנימיות ב-OPCs7, OLs8 ותאים אחרים במערכת העצבים המרכזית עשויות לתרום לניוון עצבי. המודל הפנימי נחשב בעבר ישים רק בשלבים מתקדמים יותר של טרשת נפוצה, כגון טרשת נפוצה מתקדמת ראשונית או משנית (PPMS ו-SPMS). עם זאת, ניוון עצבי ללא תלות בדלקת או הישנות נצפה לאחרונה ב-RRMS 9,10, מה שמצביע על כך שחריגות תאיות מהותיות עשויות להיות מעורבות בכל שלבי המחלה, כולל RRMS.
יתר על כן, פרופטוזיס, מסלול מוות תאי ייחודי הקשור להפרעות מטבוליות של שומנים בתיווך ברזל, ממלא תפקיד מרכזי בניוון עצבי. מסלול זה כרוך בחוסר איזון של מצבי חמצון חיזור תוך תאיים המונעים על ידי עודף ברזל, מה שמוביל להצטברות מי חמצן וייצור מיני חמצן תגובתיים (ROS), מה שבסופו של דבר גורם למוות חמצוני של תאים11. מחלות ניווניות כמו מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון ומחלת הנטינגטון מקורן לעתים קרובות בנזק חמצוני לתאי עצב, המופעל לעתים קרובות על ידי ריכוזי ברזל גבוהים במיוחד בתוך הנגעים. בטרשת נפוצה, פגיעות מוגברת לנזק חמצוני, בשילוב עם תפקוד לקוי של המיטוכונדריה עקב תכולת השומנים הגבוהה וצריכת החמצן של תאי מערכת העצבים המרכזית, מקדמת חמצון שומנים, גורם קריטי בפרופטוזיס. OLs רגישים לחמצון שומנים, מאפיין חיוני של פרופטוזיס12. שקיעת ברזל ליד נגעים דלקתיים בעמוד השדרה13 והפגיעות של OLs לחמצון שומנים14 ורדיקלים חופשיים15 מדגישים את הרגישות של טרשת נפוצה לפרופטוזיס.
היפוקסיה היא גורם קריטי נוסף בפתוגנזה של טרשת נפוצה התורמת לאובדן אוליגודנדרוציטים. עדויות לנזק דמוי היפוקסיה ויצירת ROS ותחמוצת חנקן (NO) בנגעים חריפים של טרשת נפוצה מצביעות על כך שגורמי לחץ כאלה עלולים לזרז תפקוד לקוי של המיטוכונדריה וגירעונות אנרגיה לאחר מכן16. לחץ מטבולי זה לא רק משפיע על OLs אלא גם פוגע באקסונים שכנים באמצעות שיבוש העברת אנרגיה17, שכן ערוצים מיאליניים מעבירים אנרגיה בין מעטפת המיאלין לחללים פרי-אקסונליים.
קשה מאוד לגשת ל-OPCs אנושיים ראשוניים ו-OLs של מערכת העצבים המרכזית בחולי טרשת נפוצה. לפיכך, OPCs ו-OLs אנושיים שמקורם בתאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (iPSCs) התגלו ככלים מבטיחים לחקר ההפרעות המהותיות של טרשת נפוצה. לאור התפקידים המכריעים של פרופטוזיס והיפוקסיה בפתוגנזה של טרשת נפוצה והשפעתם על שושלת האוליגודנדרוציטים, מחקר זה השתמש בניתוח רשת ביטוי גנים משוקלל (WGCNA) כדי לחלץ מידע מודול18 ולהבהיר דפוסי ביטוי גנים הקשורים לתופעות אלה בטרשת נפוצה. על ידי סינון מקדמי המתאם בין גנים, אנו מסוגלים לזהות רשתות או מודולים זהים או דומים, ולשפוך אור על סמנים ביולוגיים חדשים או מטרות טיפוליות פוטנציאליות לטרשת נפוצה. בנוסף, על ידי התמקדות בגורמי השעתוק (TFs) המווסתים גנים קריטיים, מחקר זה מספק בסיס לחקירה נוספת של המנגנונים ואסטרטגיות ההתערבות הפוטנציאליות לטרשת נפוצה.