27 בדצמבר 2024
תאי Purkinje במוח הקטן (PC) רגישים במיוחד לליקויים בתגובת הנזק לדנ"א. פרוטוקול מוצג להערכה חזותית של הדינמיקה של תגובת PC לנזק לדנ"א, הכוללת צביעת שרשראות פולי קשורות לחלבון (ADP-ריבוז) בתוך תרביות אורגנוטיפיות במוח הקטן.
עבודתנו מתמקדת בהבנת הפרעה גנטית אנושית הנקראת אטקסיה-טלנגיאקטזיה, או בקיצור A-T. זה נגרם על ידי אובדן של חלבון קינאז כספומט. כספומט יש פונקציות רבות A-T מאופיין סימפטומים רבים, אבל הסימפטום העיקרי של A-T הוא ניוון המוח הקטן פרוגרסיבי וכרגע לא ברור איזה מהפונקציות הרבות של חלבון ATM הוא זה שאובדנו אחראי באופן ספציפי לסימפטום הרסני זה.
אנו מנסים לחקור בעיה מרכזית זו במחקר A-T ולשם כך אנו משתמשים בתרבויות אורגנוטיפיות של המוח הקטן שמקורן בעכברי בר ועכברים חסרי כספומטים. הם מאפשרים לנו להתמקד בסוג התא שהוא כנראה הראשון שהולך לאיבוד במוח הקטן המנוון של חולי A-T, תאי Purkinje. כמו תחומים רבים במדעי החיים, המחקר ב-A-T ממנף מגוון טכניקות ושיטות מתקדמות.
שיטות אלה כוללות מודלים של בעלי חיים, סוגים חדשים של תרביות רקמה, תאי גזע פוליפלואידים מושרים, טכנולוגיות הדמיה חדשניות, שיטות omic מושרה והדמיה חלקית של תא בודד. המקור להידרדרות המוח הקטן ב- A-T הוא הידרדרות תאי Purkinje. תאים אלה ידועים לשמצה כקשים לבידוד ואינם יכולים לשרוד בתרביות ללא תמיכה של סוגי תאים אחרים.
אתגר ניסיוני ייחודי הוא השגת תאי Purkinje אנושיים בוגרים ומתפקדים באמצעות טכנולוגיית תאי גזע פוליפלואידים מושרים. מכיוון שגידול תאי Purkinje מבודדים אינו אפשרי כיום, תרביות אורגנוטיפיות cerebellar מספקות הזדמנות רבת ערך לחקור תאים אלה בצלחת תרבית בהקשר הרקמה הטבעית. שימוש בקורלציה חלבונית כקריאה לתגובת נזק לדנ"א הוא אינפורמטיבי מאוד, במיוחד בנוגע לתאי פורקינג'ה.
תפקיד מרכזי של חלבון ה-ATM קינאז הוא ויסות תגובת הנזק לדנ"א, שהיא קריטית לשמירה על שלמות הגנום והומאוסטזיס תאי לנוכח הנזק המתמשך לדנ"א המתרחש בכל תא. עלינו לאתר את נגע הדנ"א הקריטי שתיקונו פגום בתאי פורקיניה חסרי כספומט, ואנו מקווים לעשות זאת באמצעות תרביות אורגנוטיפיות במוח הקטן. זה אמור לאפשר לנו להבין טוב יותר את הבסיס הפיזיולוגי והמולקולרי של הסימפטום החשוב וההרסני ביותר של A-T, ניוון המוח הקטן.
מחקר זה בוחן את המנגנוים העומדים בבסיס הניוון של המוחון ב-ataxia-telangiectasia (A-T), הפרעה גנטית הנובעת מאובדן של ה-protein kinase מסוג ATM. באמצעות תרביות אורגנוטיפיות של המוחון מעכברים מסוג wild-type ועכברים חסרי ATM, מוערכת הדינמיקה של תגובות תאי Purkinje לנזקי DNA באמצעות בדיקות קורלציה של חלבונים.
הבנת מנגנוני התגובה לנזקי DNA (DDR) בתאי פורקינזה של המוח הקטן היא קריטית להפחתת סיכונים במטרות לטיפול בניוון עצבי ולהבהרת מנגנוני מחלה בתסמונות של אי-יציבות גנומית, כגון אטקסיה-טלנגיקטזיה. שימוש בתרביות אורגנוטיפיות של המוח הקטן מאפשר ויזואליזציה ישירה של דינמיקת ה-DDR בהקשר רלוונטי פיזיולוגית, ובכך תומך בביטחון חיזוי בתהליכי תיקוף של מטרות ובמחקרים מכניסטיים. גישה זו מספקת מידע לקבלת החלטות בשלבים מוקדמים של הגילוי ולתיעדוף תיקי פיתוח עבור תוכניות לטיפול במחלות ניוון עצבי.
שיטה זו מגשרת בין שלבי הגילוי המוקדמים למחקר הפרה-קליני על ידי מתן אפשרות לביצוע מחקרי DDR מונחי-השערה בהקשר של רקמה טבעית, ובכך היא תומכת בזיהוי מועמדים מובילים (leads) ובתיקוף מכניסטי.