במחקר חדש שנערך באוניברסיטת חיפה ופורסם בכתב העת המדעי היוקרתי Molecular Psychiatry, נמצא כי תאומים זהים שרק אחד מהם סובל מסכיזופרניה נבדלים בביטוי גנים סינפטיים ובפעילות סינפטית כבר בשלבי התפתחות העובר. המחקר, שהובל על ידי פרופ' שני שטרן מחוג סגול לנוירוביולוגיה של אוניברסיטת חיפה, התמקד בשינויים הגנטיים המתרחשים בשלבי התפתחות מוקדמים ויכול להסביר את השונות בהופעת הסכיזופרניה בין תאומים זהים. הממצאים החדשים מספקים תובנות חשובות על הגורמים האפשריים להתפתחות סכיזופרניה ופותחים כיוונים חדשים למחקר ולפיתוח תרופות עתידיות. הגילוי של הבדלים גנטיים וביטוי גנים סינפטיים בין תאומים זהים מעלה שאלות מרתקות לגבי המנגנונים הביולוגיים הבסיסיים המעורבים במחלה זו, ומדגיש את החשיבות של מחקר גנטי עמוק להבנת ההפרעה ולהתמודדות עמה.
פרופ' שני שטרן (צילום: אוניברסיטת חיפה)
החוקרים בחנו לראשונה את השוני הגנטי בין זוגות תאומים זהים, כאשר אחד מהם סובל מסכיזופרניה והשני לא. תאומים זהים אמורים להיות בעלי מטען גנטי זהה, ולכן הממצאים שהוצגו במחקר מעלים שאלות חשובות לגבי השפעות סביבתיות וגורמים אחרים שעשויים להשפיע על התפתחות המחלה. פרופ' שני שטרן מציינת כי כיום רוב התרופות לסכיזופרניה מתמקדות בהרגעת תסמינים פסיכוטיים ובמודולציה של פעילות הדופמין במוח. עם זאת, תוצאות המחקר הנוכחי מראות כי ייתכן שניתן יהיה לפתח טיפולים חדשים המתמקדים בגנים ספציפיים שהתגלו כבעלי תפקיד בשינויים סינפטיים. גילוי זה עשוי לעורר אופטימיות זהירה לגבי פיתוח טיפולים עתידיים שיכולים להיות ממוקדים ומדויקים יותר, ומבוססים על הבנה מעמיקה של הבסיס הגנטי של הסכיזופרניה.
סכיזופרניה היא הפרעה נפשית כרונית המשפיעה באופן משמעותי על התפקוד היומיומי של הלוקים בה. המחלה מתאפיינת בתסמינים פסיכוטיים כמו הזיות ומחשבות שווא, ויש לה גורם תורשתי גבוה. למרות המחקרים הרבים בתחום, הגורמים המדויקים להתפתחות ההפרעה עדיין אינם ידועים במלואם. התיאוריה המרכזית כיום מתמקדת בפעילות בלתי תקינה של דופמין במוח, אך המחקר החדש מוסיף נדבך חשוב בהבנת הגורמים הגנטיים המעורבים בהתפתחות ההפרעה. מחקר קודם של פרופ' שטרן כבר הראה קשר לשינויים הקשורים לסינפסות, שהן נקודות החיבור בין הנוירונים במוח, אך המחקר הנוכחי מעמיק יותר ומציג שינויים גנטיים שמתרחשים בשלבי ההתפתחות העוברית ומשפיעים על היווצרות סינפסות.
במחקר הנוכחי, בשיתוף פעולה עם צוות חוקרים ממכון סאלק ובית הספר לרפואה של המרכז הרפואי הר סיני בניו יורק, התמקדו החוקרים בהבדלים גנטיים בסינפסות. כדי להשיג תובנות חדשות על ההבדלים הגנטיים, נבחרו זוגות תאומים זהים שבהם רק אחד מהם סובל מסכיזופרניה, בנוסף לשלושה זוגות תאומים זהים ללא סכיזופרניה ששימשו כקבוצת ביקורת. החוקרים השתמשו בטכנולוגיה של "תכנות מחדש של תאי גזע" (Sendai Reprogramming) המאפשרת להחזיר תאים למצב של תאי גזע ולמיין אותם מחדש לתאי עצב של ההיפוקמפוס. באמצעות טכנולוגיה זו ניתן לעקוב אחרי התאים מיד מרגע המיון מחדש שלהם, וכך לקבל תמונה גנטית שמתאימה לתקופת העוברות של האדם ברגעיו הראשונים.
החוקרים מצאו הבדלים משמעותיים בכמות הסינפסות שנוצרו, בגודלן ובכמות החיבורים האפשריים בין הנוירונים במוח. לתאומים שסבלו מסכיזופרניה הייתה הכמות הנמוכה ביותר של סינפסות, הן היו קטנות יותר וכמות החיבורים הייתה הנמוכה ביותר. לתאומים מקבוצת הביקורת הייתה הכמות הגדולה ביותר של סינפסות, הן היו הגדולות ביותר וכמות החיבורים הייתה הגבוהה ביותר. האחים הבריאים של התאומים שסבלו מסכיזופרניה נמצאו באמצע, עם יותר סינפסות וגדולות יותר מאחיהם הסכיזופרניים, אך פחות מאשר לזוגות הבריאים. ממצאים אלו מצביעים על כך שההבדלים הגנטיים המשפיעים על התפתחות הסינפסות עשויים להיות גורם מרכזי בהתפתחות סכיזופרניה.
בשלב השני של המחקר, זיהו החוקרים 20 גנים משמעותיים עם הבדלים בביטוי שלהם בין תאומים עם סכיזופרניה לאחיהם הבריאים. כל המסלולים שנמצאו קשורים למנגנונים סינפטיים, והבקרה עליהם הייתה פגומה. השינויים ברמת הדנ"א החלו בשלב שמתאים לשלב העוברי, ולמעשה זמן קצר אחרי המועד שבו העובר התחלק לשניים. בשלב השלישי בדקו החוקרים את המתח החשמלי בנוירונים ומצאו תמונה דומה לממצא הראשון: לתאומים שסובלים מסכיזופרניה הייתה התפתחות איטית וירידה משמעותית בכמות הפעילות הסינפטית בהשוואה לתאומי קבוצת הביקורת. הפעילות החשמלית והסינפטית של התאום הבריא לאח עם סכיזופרניה נמצאה בטווח שבין התאום החולה לזוגות התאומים הבריאים. ממצאים אלו תומכים בתיאוריה שהשינויים הגנטיים המשפיעים על התפתחות הסינפסות והפעילות הסינפטית עשויים להיות גורם מרכזי בהתפתחות המחלה.
"המחקר שלנו מחזק את הממצאים הקודמים על הקשר שבין התפתחות לקויה של הסינפסות לבין התפתחות סכיזופרניה", אומרת פרופ' שטרן. "במחקר הנוכחי התקדמנו בצעד משמעותי נוסף וזיהינו את הגנים שהביטוי שלהם משתנה ואת המועד של שינוי זה. הממצאים הללו פותחים פתח חדש לניסיון להבין את הגורמים להתפתחות סכיזופרניה ואת הדרך לטפל בה". המחקר החדש מספק תובנות חשובות על הקשר שבין שינויים גנטיים סינפטיים להתפתחות סכיזופרניה, ופותח כיוונים חדשים למחקר ולפיתוח תרופות ממוקדות גנים. הבנה מעמיקה של השינויים הגנטיים המתרחשים בשלבי ההתפתחות העוברית עשויה לאפשר פיתוח טיפולים מותאמים אישית למניעת התפתחות המחלה ולשיפור איכות החיים של הלוקים בה.