בשנים האחרונות חלה התקדמות גדולה בחקר הגנטיקה של אוטיזם, ונמצאו מוטציות בעשרות רבות של גנים המעורבות באוטיזם ובהפרעות נוירו-התפתחותיות אחרות. ממצאים אלה העלו שאלות לגבי המכנה המשותף לגנים אלה וכיצד הם משפיעים על המוח. 

במחקר קודם במעבדתו של פרופ' שגיב שיפמן מהמכון למדעי החיים והמרכז לאוטיזם באוניברסיטה העברית נמצא שחלק גדול מהגנים הקשורים לאוטיזם מעורבים בבקרת פעילותם של גנים רבים נוספים, הפעילים במיוחד בשלושה אזורים של המוח: 

• הקורטקס (קליפת המוח) 
• הסטריאטום (חלק תת-קורטיקלי של המוח) 
• הצרבלום (המוח הקטן)

המוח הקטן משחק תפקיד מרכזי בתיאום פעילות מוטורית, ולאחרונה מתרבות העדויות שהוא משתתף גם בהתפתחות של פעילות קוגניטיבית וחברתית. לפיכך, הבנת פעילותו של המוח הקטן והגנים המשפיעים עליו תוכל לסייע בהבנה של המנגנונים המעורבים באוטיזם, ואולי גם להוביל לדרכי טיפול חדשות.

במחקר חדש שהתפרסם לאחרונה בכתב העת היוקרתי Nature Communications נבחן תפקידו של אחד הגנים המובהקים המעורבים באוטיזם - POGZ. מוטציות בגן זה גורמות לעיכוב התפתחותי משמעותי בבני אדם. בילדים בעלי מוטציה בגן POGZ נמצא שלמרות שחלקם מאובחנים על הספקטרום האוטיסטי הם נוטים להתנהג בחברתיות-יתר. 

במחקר החדש לקחו חלק פרופ׳ שגיב שיפמן יחד עם פרופ׳ יוסף ירום מהמכון למדעי החיים והמרכז לחקר המוח של האוניברסיטה העברית, ותלמידי המחקר רעות סולימן-לביא ובן טייטל, בשיתוף פעולה עם מעבדות בינלאומיות. 

החוקרים בדקו כיצד משפיעה מוטציה בגן POGZ בעכברים על התפתחות המוח ועל ההתנהגותו ותפקודו של המוח הקטן. 

ראשית, יצרו החוקרים מודל עכברי שיש לו מוטציה של הגן במוח. הם עקבו אחר התנהגותם והתפתחותם של העכברים, ומצאו שהמוטציה משפיעה על ההתנהגות החברתית והקוגניטיבית בעכברים באופן דומה לזה שנצפה בבני אדם בעלי מוטציה ב-POGZ - המוטציה בגן גורמת לחברתיות יתר, לפגיעה ביכולת הלמידה, ולעיכוב בגדילה של העכברים. 

בהמשך נמצא כי הגן POGZ משתתף בצורה משמעותית ביצירה של תאי עצב מוחיים. במוח המתפתח יש חשיבות גדולה למספר התאים המתחלקים ומייצרים תאים נוספים, וכן לעיתוי בו הם מפסיקים להתחלק ומתמיינים לתאי עצב מסוגים שונים. התגלה כי POGZ משתתף בבקרה על חלוקת התאים. מוטציה בגן זה גורמת לעלייה במספר התאים שמפסיקים להתחלק ומתמיינים לתאי עצב - מצב הגורם בסופו של דבר לכך שיש פחות תאים במוח. ממצא זה יכול להסביר מדוע לחלק מהילדים בעלי מוטציה בגן זה יש מיקרוצפליה (היקף ראש קטן במיוחד). החוקרים מצאו שהמוטציה מפחיתה את יצירת תאי העצב באחד האתרים היחידים במוח בהם יש יצירה של תאי עצב במוח הבוגר - הצרבלום. 

תפקיד נוסף שנמצא לגבי הגן POGZ הוא ויסות התבטאותם של גנים אחרים. במחקר נמצא שהחלבון שמקודד על ידי הגן POGZ יכול להשתיק ביטוי של גנים שונים. בהתאם, נמצא שמוטציה בגן POGZ גרמה לכך שגנים רבים שינו את הביטוי שלהם במוח, ורבים מהם הראו עלייה בביטוי. בקרב הגנים שהשתנו היה ייצוג מובהק לגנים הידועים כקשורים לאוטיזם. 

בנוסף, מצאו החוקרים שבמוח הקטן מספר הגנים שהשתנה היה גדול פי שלושה ביחס לאזור אחר שנבחן במוח. עוד נמצא שפגיעה בגן POGZ במוח של חיית המודל משפיעה על הפעילות התקינה של תאי עצב במוח הקטן. החוקרים ביצעו רישום חשמלי מתאי פורקינייה - תאי עצב המעבירים את הפלט של קליפת המוח הקטן למערכת העצבים המרכזית. הרישום הראה ירידה מובהקת של הפעילות החשמלית בתאי פורקינייה בעקבות מוטציה ב-POGZ. כלומר, המידע שעובר למערכת המרכזית נפגע, וכתוצאה מכך חלים שינויים בפעילות המוח. 

לסיכום, המוטציה בגן פוגעת גם בהתפתחות וגם בתפקוד של המוח ובעיקר במוח הקטן. כיום אין תרופות יעילות לטיפול בסימפטומים המרכזיים של אוטיזם, אך פרופ' ירום ופרופ' שיפמן מאמינים כי הממצאים החדשים עשויים לתרום למציאת דרכים חדשות לפיתוח תרופות לטיפול באוטיזם, על ידי שינוי של המעגלים העצביים במוח הקטן. 

מחקרים קודמים במעבדתו של פרופ' ירום הראו שניתן לשנות את דפוס הפעילות העצבית במוח הקטן באמצעות חומרים כימיים שונים. במחקר המשך ינסו החוקרים לבדוק האם ניתן להשפיע על התנהגות העכברים באמצעות שינוי פעילותו של המוח הקטן. 

קיראו את המאמר ב- Nature Communication: