פורסם בתאריך: 4 יולי 2012 באתר SCIENCE DAILY

חוקרים צעדו צעד לקראת רפואה אישית אצל חולי מחלת פרקינסון, על ידי מחקר סימני המחלה בתאים שמקורם בחולים ובחינת תגובת התאים לטיפולים תרופתיים. המחקר מומן על ידי מכוני המחקר הלאומיים לרפואה (NIH).

החוקרים אספו תאי עור מחולים שירשו גנטית צורות שונות של מחלת הפרקינסון, ותכנתו אותם מחדש לתאי עצב. הם מצאו שתאי עצב שנגזרו מפרטים חולים בסוגים מיוחדים  של מחלת הפרקינסון, הראו סימנים דומים של פגיעות ומצוקה, ובמיוחד פגיעה במיטוכונדריה – אברוני הנשימה של התאים ויצרני האנרגיה של התאים בו בזמן התגובה של התאים לטיפולים שונים היתה תלויה בסוג המחלה בה היה חולה כל אחד מחולי הפרקינסון.

התוצאות פורסמו ב SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE .

"ממצאים אלו פותחים אפשרויות חדשות לניסויים קליני במחלת הפרקינסון, באיזו שיטת תכנות מחדש של תאים ניתן להשתמש כדי לזהות לאיזה חולים יהיו הסיכויים הטובים ביותר להגיב לטיפול מסוים" אומרת דר' מרגרט סאתרלנד, מנהלת תוכנית במכון הלאומי האמריקני להפרעות נוירולוגיות ושבץ מוחי (NINDS) השייך ל NIH.

קבוצת חוקרים ערכו את המחקר עם מימון ראשוני של ה NINDS. את הקבוצה מוביל דר' אולה איזקסון, פרופסור לנוירולוגיה בבית החולים מקלין ובבית הספר לרפואה באוניברסיטת הרווארד בבוסטון.

מטרתם הראשונית של הקבוצה היתה לבצע טרנספורמציה של תאי העור לתאי גזע פלוריפוטנטים (תאי גזע שיכולים להפוך לכל סוג תא בהתאם לגירוי שמקבלים) – תאי IPS, אלו הם תאים בוגרים שתוכנתו מחדש להתנהג כתאי גזע עובריים. חוקרי הקבוצה השתמשו בשילוב של תנאי גידול עם מולקולות מעוררות גדילה כדי לכוון תאי IPS להפוך לתאי עצב, כולל הסוג שנפגע ומת אצל חולים במחלת פרקינסון.

מחלת הפרקינסון פוגעת במספר אזורים במוח, כולל אזור בקרת תנועה במוח הקרוי SUBSTANIA NIGRA –SN. שם המחלה הורסת תאי עצב יצרני הכימיקל דופאמין. איבוד תאי עצב אלו גורם לרעד בלתי נשלט, תנועות איטיות, קשיחות שרירים ותסמינים נוספים. טיפול תרופתי יכול לעזור לשלוט בתסמינים, אך אין בנמצא טיפול המאט או עוצר את המחלה.

רוב המקרים של מחלת פרקינסון הם ספוראדיים, כלומר ללא סיבה ידועה, אך לחלק התורשתי  יש מרכיב חשוב. קיימים 17 אזורים של הגנום עם וריאציות משותפות, המשפיעות על הסיכון לחלות במחלת הפרקינסון. כמו כן חוקרים זיהו 9 גנים, שכשעוברים מוטאציה יכולים לגרום למחלה.

דר' איזאקסון וחוקריו גזרו תאי IPS מחמישה  אנשים בעלי  צורות שונות של מחלת פרקינסון תורשתית. ההתמקדות בצורות התורשתיות ולא בספוראדיות, כך הם העריכו תיתן להם סיכוי טוב יותר במציאת מגמות בהתפתחות המחלה ובתגובה לטיפולים. לשלושה מהחמישה היו מוטאציות בגן שנקרא LRRK2, ואילו לשניים האחרים שהיו אחים היו מוטאציות בגן PINK1. החוקרים גזרו גם תאי IPS משני אחים של שני האחים החולים, להם לא היו מוטאציות והם היו בריאים.

מכיוון שמחקרים  קודמים הראו שמחלת פרקינסון מעורבת בשבירת תפקוד המיטוכונדריה, הם חיפשו סימנים למיטוכונדריה לא מתפקדת  בתאי העצב של החולים. מיטוכונדריה הופכים סוכר וחמצן לאנרגיה תאית. החוקרים מצאו ששיעור צריכת חמצן היו נמוכים יותר בתאי חולים עם מוטאצית LRRK2  וגבוהה יותר בתאים עם מוטאצית PINK1. כמו כן מצאו  החוקרים רגישות גבוהה לעקת חמצון. זהו תהליך הרסני שבתיאוריה ניתן לטפל בו באמצעות נוגדי חמצון.

בשלב הבא בחנו החוקרים האם תאי עצב שנגזרו מחולים ובריאים רגישים לרעלנים, כולל כאלה שפועלים על המיטוכונדריה. תאי עצב שנגזרו מחולים היו רגישים יותר – נזק ומוות לאחר חשיפתם לרעלנים למיטוכונדריה.

בשלב הבא ניסו החוקרים להציל את התאים שנחשפו לרעלנים למיטוכונדריה עם  חומרים שונים שהראו פוטנציאל מבטיח בניסויים בבעלי חיים במודלים למחלת פרקינסון, כולל נוגד החמצון  קואנזים Q10 וחומר מדכא את מערכת החיסוןRAPAMYCIN. כל תאי העצב גם אם נשאו מוטאציה בגן LRRK2 או בגן PINK1, הראו לקואנזים Q10 תגובה מטיבה. בניגוד לכך, תאי העצב שנגזרו מהחולים היו שונים בתגובתם ל RAPANYCIN.התרופה פעלה  למנוע נזק תאי עצב עם מוטאציה בגן LRRK2, אך הוא לא הגן על תאי עצב עם מוטאציה בגן PINK1. תוצאות אלה מרמזות  שטכנולוגית תאי IPS תוכל לעזור בהגדרת תת קבוצות של חולים  לניסויים קליניים. עד היום לא נעשתה בניסויים קליניים חלוקה לתת קבוצות ולא נבחנו טיפולים כנגד  תת קבוצות של חולים או צורות מסוימות של מחלה, כי היה מספר מעט של רמזים שיגרמו למחקר להתרכז בכיוון של טיפול אישי.

למרות שהמחקר הנוכחי התמקד בצורות תורשתיות של מחלת הפרקינסון טכנולוגית תאי IPS  יכולה לעזור בהגדרת מנגנוני המחלה  והטיפולים המבטיחים ביותר גם לחולי מחלת פרקינסון ספוראדי. קבוצת החוקרים מה NINDS שחוקרת את תאי ה IPS למחלת הפרקינסון היא רק אחת  מתוך 3 קבוצות שממומנות  על ידי NINDS. קבוצה אחת מתמקדת ב בפיתוח תאי IPS עבור מחלת הנטיגטון והאחרת מתמקדת ב ALS ודמנציה פרונטו-טמפורלית.

קבוצת ההנטיגטון דיווחה לאחרונה, על יצירת נגזרת מוצלחת של תאי IPS ותאי עצב IPS שנוצרו מהם מחולים. תאים מחולים גם משלב מחלה מוקדם וגן משלב מחלה מאוחר הראו נזקים קשים בפיסיולוגיה, מטבוליזם וחיות תאים בהשוואה לתאים ממתנדבים בריאים. תוצאות אלה דווחו בגיליון 28 ליוני 2012 של CELL STEM CELL. קבוצת חוקרים זו מונהגת בידי דר' לסלי תומפסון פרופסור לפסיכיאטריה והתנהגות בני אדם באוניברסיטת קליפורניה אירווין.

תאי עור ותרביות תאי IPS, שפותחו בקבוצה זמינים לחוקרים הן באקדמיה והו בתעשיית התרופות באמצעות NINDS דרך מאגר תרביות תאים הומניים במכון קוריאל. עד היום חלק ה NINDS למעלה מ 200 תרביות תאים ברחבי העולם.

קבוצת תאי ה IPS למחלת הפרקינסון ממומנת בעיקר על ידי מענקים מה NINDS  (NS070276,NS0708338). 3 קבוצות המחקר קמו  בשנת 2009 עם יותר מ 11 מליון דולר במענקים של ה NINDS, מה שהתאפשר לפי חוק ההחלמה. המימון לקבוצות חודש לאחרונה עד לסוף 2013 באמצעות שיתוף פעולה ציבורי-פרטי. המטרות לעתיד הן הגדלת מספר תרביות התאים, תאי IPS והגדלת המגוון של המוטאציות המוצגות, ולהצמיד לחלקם תגיות ביולוגיות. זה יאפשר לחוקרים לראות מתי התאים עברו טרנספורמציה לתאי עצב ספציפיים. NINDS  מממנת את השלב הבא בשילוב עם הקרן של מייקל ג'יי פוקס והקרן למחלת הפרקינסון, אגודת ה ALS, האגודה ניוון פרונטו-טמפורלי, קרן CHDIF , החברה האמריקנית למחלת הנטינגטון, הקרן למחלות תורשתיות ומכון קליפורניה לרפואה רגנרטיבית.

ביבליוגרפיה

1. O. Cooper, H. Seo, S. Andrabi, C. Guardia-Laguarta, J. Graziotto, M. Sundberg, J. R. McLean, L. Carrillo-Reid, Z. Xie, T. Osborn, G. Hargus, M. Deleidi, T. Lawson, H. Bogetofte, E. Perez-Torres, L. Clark, C. Moskowitz, J. Mazzulli, L. Chen, L. Volpicelli-Daley, N. Romero, H. Jiang, R. J. Uitti, Z. Huang, G. Opala, L. A. Scarffe, V. L. Dawson, C. Klein, J. Feng, O. A. Ross, J. Q. Trojanowski, V. M.- Y. Lee, K. Marder, D. J. Surmeier, Z. K. Wszolek, S. Przedborski, D. Krainc, T. M. Dawson, O. Isacson. Pharmacological Rescue of Mitochondrial Deficits in iPSC-Derived Neural Cells from Patients with Familial Parkinson's Disease.Science Translational Medicine, 2012; 4 (141): 141ra90 DOI: 10.1126/scitranslmed.3003985
2. The HD iPSC Consortium. Induced Pluripotent Stem Cells from Patients with Huntington's Disease Show CAG-Repeat-Expansion-Associated Phenotypes. Cell Stem Cell, 2012; DOI: 10.1016/j.stem.2012.04.027

לקריאה בשפת המקור…