גילוי גן חדש חושף תפקיד חיוני של פורמין-1 בשמיעה

מחקר חדש זיהה את הגן FMN1 כחיוני לשמיעה בבני אדם ובעכברים. הממצאים חושפים לראשונה את תפקידו של החלבון פורמין־1 בשמירה על המבנה התאי המיקרוסקופי של האוזן הפנימית. המחקר מצביע גם על קשר בין FMN1 לבין פיגמנטציה, ומסביר כיצד פגיעה בגן יחיד עשויה לגרום הן לירידה בשמיעה והן לשינויים בצבע השיער והעור.

את המחקר ערכו לארה כמאל, אמל אבו־ריאן, רוני האן, שחר טייבר וסולימאן גולסונר, בהובלת פרופ' מועין נ' כנעאן מאוניברסיטת בית לחם, פרופ' מרי־קלייר קינג מאוניברסיטת וושינגטון ופרופ' קרן ב' אברהם מאוניברסיטת תל אביב. הממצאים פורסמו בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America ‏(PNAS).

הגילוי החל במחקר של משפחה פלסטינית מורחבת, שבה כמה ילדים נולדו עם ירידה דו-צדדית ומתונה בשמיעה ועם שיער בהיר. ניתוח גנומי העלה כי הילדים נשאו שני עותקים של וריאנט נדיר בגן FMN1, אשר גרם לאובדן החלבון פורמין־1 שמקודד על ידי הגן.

פורמינים הם משפחת חלבונים החיונית לארגון שלד התא, המסגרת המבנית הפנימית המקנה לתאים את צורתם, את יציבותם המכנית ואת יכולתם לתפקד. פגמים גנטיים בחלבונים אחרים ממשפחה זו כבר נקשרו להפרעות נוירולוגיות ולמחלות בכליות, במערכת הרבייה ובלב. עם זאת, עד למחקר הנוכחי לא נקשרה מחלה אנושית לפגם גנטי ב-FMN1.

המבנה התאי באוזן הפנימית נפגע

כדי לבדוק כיצד אובדן פורמין־1 מוביל ללקות שמיעה, בחנו החוקרים מודל של עכברים ללא פורמין־1 מתפקד. עכברים אלה נוצרו כבר בראשית שנות ה־90, אולם יכולת השמיעה שלהם לא נבדקה עד כה. החוקרים גילו כי גם הם סבלו מירידה בשמיעה הדומה לזו שנמצאה אצל בני המשפחה.

המודל אפשר לצוות לבחון את השינויים התאיים המתרחשים בשבלול, איבר השמיעה שבאוזן הפנימית. הדמיה מיקרוסקופית מפורטת חשפה חוסר ארגון משמעותי בשני סוגים של תאי תמך באיבר קורטי, המבנה התחושתי האחראי לשמיעה.

תאי דייטרס ותאי העמוד מכילים במצב תקין רשתות צפופות ומאורגנות של מיקרוטובולים. רשתות אלה מעניקות תמיכה מבנית ותורמות למכניקה המדויקת הנדרשת לעיבוד צלילים. בעכברים ללא פורמין־1 נפגעו צרורות המיקרוטובולים, ותאי התמך איבדו את המבנה המאורגן שלהם.

הליקויים הופיעו בשלב מוקדם לאחר הלידה ונמשכו גם עם התבגרות העכברים. לצד הפגיעה המבנית נצפתה ירידה בפעילות עצב השמיעה וכן ירידה במספר סיבי העצב. מכלול הממצאים מעיד כי אובדן פורמין־1 פוגע בשלמות המכנית של איבר קורטי ומשבש את העברת המידע הקולי מהשבלול אל המוח.

קשר אפשרי לשיער הבהיר

המחקר מציע גם הסבר אפשרי לשיער הבהיר של בני המשפחה שנשאו את השינוי הגנטי. פורמין־1 הוא חלק ממכלול מולקולרי המשתתף בהובלת מלנוזומים – אברונים המכילים פיגמנט ותורמים לצבע השיער והעור.

לדברי החוקרים, ייתכן אפוא שהירידה בשמיעה והשינוי בפיגמנטציה נגרמים משתי השפעות ביולוגיות שונות של אותו פגם גנטי.

הגילוי מצרף את FMN1 ליותר מ־200 גנים הידועים כחיוניים לשמיעה תקינה ומרחיב את הידע על המנגנונים העומדים בבסיס אובדן שמיעה תורשתי. הוא גם מספק עדות נוספת לכך שהשמיעה אינה תלויה רק בתאי השערה התחושתיים ובנוירונים של מערכת השמיעה, אלא גם בארגון המדויק של תאי התמך, השומרים על המבנה ועל המכניקה של השבלול.

עם הפיכת הטיפול הגנטי בחירשות לאפשרות מעשית, זיהוי הגורמים הגנטיים העומדים בבסיס הירידה בשמיעה נעשה חיוני לפיתוח טיפולים מתאימים.

פרופ' קרן אברהם, דקאנית הפקולטה למדעי הרפואה והבריאות ע"ש גריי והמחברת הבכירה של המחקר, אמרה: "המחקר הוכיח כי שותפויות בין־לאומיות יכולות להוביל להתקדמות מדעית משמעותית ולסייע בסלילת הדרך לטיפולים ולהתערבויות גנטיות בעתיד".

המחקר נתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות של ארצות הברית, תוכנית הרפואה המותאמת אישית ומענק מחקר פורץ דרך של הקרן הלאומית למדע, וכן קרן מאוארברגר.