2023 מְחַבֵּר: Bailey Leapman | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-20 22:47
1 בפברואר 2000 –- חוקרי HHMI גילו את הגורם לתסמונת S-cone מוגברת (ESCS), הפרעה שהופכת את הנפגעים לרגישים לאור כחול ורגישים לפתח עיוורון לילה בגיל צעיר.
צוות מחקר בראשות Val C. Sheffield, חוקר HHMI בקולג' לרפואה של אוניברסיטת איווה, גילה ש-94 אחוזים מדגימות ה-DNA מאנשים שנפגעו ב-ESCS הראו מוטציות ב-NR2E3, גן פוטוקולטן שהוא גם המכונה PNR (קולטן גרעיני ספציפי לפוטורצפטור).
צוות המחקר, שכלל את המחברת הראשית Neena B.היידר, סטודנט לתואר שני הנתמך על ידי HHMI במעבדה של שפילד, סמואל ג'ייקובסון במכון העין של שיי באוניברסיטת פנסילבניה, אדווין מ' סטון מהמחלקה לרפואת עיניים באיווה ומשתפי פעולה נוספים, פרסמו את ממצאיו בפברואר 2000 גיליון כתב העת Nature Genetics.
קולטני תמונה הם תאי עצב מיוחדים רגישים לאור המצפים את הרשתית. לבני אדם יש שני סוגים של קולטנים, הנקראים מוטות וקרוטים. מוטות מתווכים ראיית שחור ולבן ומשמשים בעיקר בלילה. אולם במהלך היום, בני אדם תלויים בקונוסים לראיית צבע. קונוסים מגיעים בשלושה סוגים - אדום, ירוק וכחול - הרגישים לאורכי גל שונים של אור.
ESCS היא מחלה ניוונית נדירה של הרשתית. חולים עם ESCS סובלים מעיוורון לילה ורגישות מוגברת לאור כחול. תצפיות אלו הובילו חוקרים לשער כי ESCS נגרמת מטעויות בשלב מוקדם בפיתוח קולטני הפוטו שגורמות לשפע יתר של קונוסים כחולים ביחס למספר החרוטים האדומים והירוקים.
המעבדה של שפילד, המתמקדת בזיהוי גנים הגורמים למחלות תורשתיות אנושיות, במיוחד עיוורון תורשתי, גילתה את מוטציות ה-ESCS תוך כדי מחקר של הפרעת רשתית אחרת בשם תסמונת Bardet Biedl (BB).
בזמן ריצוף של אזורים שונים בגנום הקשורים ל-BB הם איתרו גן שנקרא PNR. הגן נראה מועמד מעניין ל-BB כי הוא בא לידי ביטוי בעין, אבל שפילד ועמיתיו לא הצליחו למצוא שום מוטציות PNR בחולים עם BB. עם זאת, הם חשבו ש-PNR הוא מועמד טוב למחלות עיניים אחרות, אז הם סקרו כמעט 400 דגימות DNA מאנשים עם הפרעות עיניים אחרות, ומצאו שתי דגימות שאולי הכילו מוטציית PNR.
"מעניין, לחולים האלה היו ESCS", נזכר שפילד. "עכשיו הייתה לנו השערה שמוטציות בגן הזה גורמות לתסמונת הספציפית הזו."
כדי להגדיל את גודל המדגם שלהם, הם בדקו 35 אנשים שנפגעו מ-ESCS מ-29 משפחות, והשיגו דגימות ממשתפי פעולה. "הנה גילינו שכמעט לכל דגימה הייתה מוטציה", מעיר שפילד.
שפילד ועמיתיו מצאו גם שהביטוי של NR2E3 הוא ספציפי לשכבה הגרעינית של הרשתית, שמרופדת על ידי גרעיני קולטני הפוטו.
"הרבה ביולוגיה מעניינת מגיעה ממחלות נדירות ומוטציות נדירות", אומר שפילד. "אני חושב שהעניין העיקרי במאמר זה יהיה התובנה שהוא עשוי להביא להבנת מסלולי האיתות הקובעים את סוג התא ברשתית העובר." נכון לעכשיו, החוקרים אינם יודעים כיצד קולטני הפוטו מקדימים מגיעים לסוג התא האולטימטיבי שלהם.
"ESCS מעניינת במה שהיא עשויה לרמוז על האופן שבו דפוס קולטני הצילום והגורל מתגבשים בעין", אומר Contance Cepko, חוקר HHMI בבית הספר לרפואה של הרווארד, שחיבר מאמר נלווה ל-News & Views ב-Nature גנטיקה. "הגילוי של כל מוטציה שמשפיעה על התהליך הזה חשוב."
גילוי האותות המולקולריים הקובעים מדוע תא אחד הופך למוט או לקונוס, וכיצד תאי חרוט הופכים לרגישים לכחול, ירוק או אדום הן שאלות חשובות בחקר התפתחות העין."מחלה זו עשויה לספק כמה תשובות לשאלות אלה", אומר שפילד. "עכשיו מצאנו מוטציה וגן שיצביעו על כך ש-NR2E3 הוא אחד מהגנים המאותתים בהתפתחות הרשתית."
כמו ברוב התגליות המדעיות, הממצאים של מאמר זה יוצרים כעת יותר שאלות מאשר תשובות. אם טעויות איתות בביטוי של NR2E3 הן הגורם ל-ESCS, איך זה עלול לקרות? אחת ההשערות היא שתאי חרוט הופכים לכחולים כברירת מחדל אלא אם כן הם מקבלים אות להפוך לאדום או לירוק. השערה נוספת היא שמוטציות NR2E3 משנות את גורלו של קולטן הפוטו, וגורמות לתאים שבדרך כלל יתפתחו כמוטות הופכים לקונוסים במקום זאת.
כדי לגלות מה באמת קורה אצל חולי ESCS, אומר Cepko, ייתכן שהחוקרים יצטרכו להמתין למודל חיה של ההפרעה.
