Investigating the Impact of Topographical Cues Alterations on Neuronal Growth Guidance

הרקע לפרויקט:

גיעה בעצבים פריפריאליים (המערכת ההיקפית) היא בעיה נפוצה הפוגעת במיליוני איש בשנה והטיפול בה מהווה אתגר רפואי משמעותי ולא פתור. למרבה הצער, פגיעות אלו מובילות בדרך כלל לנזקים קבועים מכיוון שיכולת השיקום והצמיחה הנוירונלית לעבר מטרותיהן המקוריות מוגבלת. על כן, לחיפוש אחר אסטרטגיות טיפוליות שיעזרו לכוון צמיחה נוירונלית לעבר איברי המטרה לטובת התאוששות תפקודית, חשיבות רבה מאוד אשר עשויה לשנות את החיים של חולים רבים ברחבי העולם.

מחקרים קודמים שלנו ושל אחרים הראו כי לסמנים ננומטרים טופוגרפיים שונים (פסים דקים, פסים עבים, עיגולים, זיגזג וכו') יש השפעה על אופן צמיחת תאי העצב והכוונת השלוחות המשתקמות, אך נדרשת עדיין עבודה רבה כדי לרתום את השפעת הרמזים הטופוגרפים על התאים לשליטה גבוהה בכיווניות השלוחות. בפרויקט זה נרצה להרחיב את הידע ולבחון באופן שיטתי ומבוקר כיצד מושפעת צמיחת התאים כאשר היא פוגשת שינויים במבנים הטופוגרפיים הננומטרים. נציג לתאים השונים סמנים טופגרפים שונים, המשתנים ביניהם ברמות שונות, ונבחן את ההשפעה על הצמיחה.

מטרת הפרויקט:

בפרויקט זה אנחנו מעוניינים לבחון כיצד שינויים בסימנים הטופוגרפים משפיעים על אסטרטגיית צמיחת השלוחות. נרצה להשתמש בידע שנשיג לטובת תכנון מבנים טופוגרפיים אופטימליים שיאפשרו הכוונה יעילה יותר של השלוחות המשתקמות. השינויים יכללו שינויי צורה, רוחב, ומרחק בין רמזים.
התוצר הסופי הנדרש יהיה משטח עם סמנים טופוגרפים שונים, שיהיוו מעין "אבני בניין" להכוונה, ואותם נרצה לסדר באופן אידיאלי להכוונת שלוחות משתקמות.

תכולת הפרויקט:

בשלב הראשון של הפרויקט הסטודנטים יבצעו סקירה ספרותית של התחום, ניתוח התוצאות שהתקבלו עד כה במעבדה, אפיון האינטראקציה בין התאים לרמזים הטופוגרפיים השונים ובחירת הפרמטרים שאיתם יעבדו בשלב הבא.
בשלב השני הסטודנטים ייצרו 3 סוגי מערכי רמזים טופוגרפיים שונים המשתנים בצורה מבוקרת:

1. רמת שינויים מקסימלית – כל רמז שונה מהקודם
2. רמת שינויים בינונית – שינוי כל מס' רמזים (יקבע במהלך השלב הראשון של המחקר)
3. רמת שינויים מינימליים – שינויים באופן נדיר (יקבע במהלך השלב הראשון של המחקר)

כל הניסויים יעשו על משטחים דו מימדים בעלי רמזים טופוגרפיים מתאימים, תוך שימוש בתוכנות תלת מימד לתכנון וליתוגרפיה להכנת המשטח.
בשלב השלישי הסטודנטים ילמדו עבודה מעשית עם תרביות תאים, גידול תאי עצב על גבי המשטחים, צביעה באמצעות נוגדנים, שימוש במיקרוסקופיה פלורסנטית ללקיחת התמונות, ומדידת פרמטרים מורפולוגים שונים של השלוחות תוך שימוש בתוכנות שונות לטובת השוואת הצמיחה במשטחים השונים לעומת קבוצות הביקורת.

קורסי קדם:

• מבוא לביולוגיה למהנדסים
• סטטיסטיקה

דרישות נוספות:

• נוירופיזיולוגיה
• ידע במיקרוסקופיה

מקורות:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.201700267
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b03879