אורלי ריינר (נולדה ב-1958) היא פרופסור לגנטיקה מולקולרית ולמדעי המוח המולקולריים (אנ') במכון ויצמן למדע. משמשת כראש הקתדרה המקצועית לנוירוכימיה ע"ש ברשטיין-מייסון (Bernstein-Mason Professorial Chair of Neurochemistry) וראש מכון יהודית רות למחקר המוח (Head of M. Judith Ruth Institute for Preclinical Brain Research). מחקריה עוסקים בתחום התפתחות המוח, במטרה להבין את המנגנונים המולקולריים, התאיים וההתפתחותיים הגורמים למחלות מוח. המחקרים כוללים מודלים בעכברים ומודלים של אורגנואידים של המוח האנושי תוך שימוש בתאי גזע אנושיים.
במהלך הפוסט-דוקטורט שלה היא בודדה וזהתה את הגן LIS1 כגן המעורב בתסמונת המוח החלק, תסמונת נדירה, אחת ל-30,000 לידות, שמתאפיינת במיעוט הקפלים האופייניים לצורת המוח וגורמת לתמותה בגיל צעיר. מחקר פורץ דרך זה פורסם ב-Nature ב-1993 וזכה לתהודה רחבה.[3] בסדרת מחקרים במעבדתה במכון ויצמן, מצאה כיצד החלבון משפיע על תכונות התא, בשילוב עם חלבונים אחרים, שחלקם מעורבים אף הם במחלות מוח התפתחותיות. המוטציות שגורמות לתסמונת המוח החלק הן באלל אחד של הגן, כך שלחולים יש כמחצית מכמות החלבון. ריינר הכינה מודלים עכבריים במעבדה, שסייעו להבין כיצד כמות מועטה של חלבון ה-LIS1 משבש מהלך התפתחות תקינה של המוח. העדר החלבון גורם למוות של העובר בשלב מאוד מוקדם - לפני, או בזמן ההשרשה לרחם.[4] בדרך כלל ישנם שני עותקים (אללים) מכל גן, אחד מהאם ואחד מהאב. לעיתים יש עודף או חוסר. שלא כמו ברוב המקרים, בהם חוסר בגן אינו מזיק, במקרה של הגן LIS1, חסר של עותק אחד גורם למוח חלק, בעוד שעודף גורם לעיכובים בתהליכי ההתפתחות (developmental delay). בשיתוף פעולה עם הקבוצה של פרופ' James Lupski, הצליחו להראות שעלייה בכמות החלבון גורמת לבעיות התפתחותיות במוח, הן בבני אדם והן במודלים בעכברים. עבודה זו פורסמה ב - Nature Genetics (אנ') ב-2009.[5]
במחקרים נוספים בשימוש במודלים עכבריים, הם הצליחו לעקוב אחר תאי עצב נודדים, להבין תהליכים בסיסיים בהתפתחות המוח, ולהבין מה משתבש כאשר יש שינויים בגנים המבקרים את התהליכים הללו. מחקריה של פרופ' ריינר בתאי עצב עובריים גילו שלמחלות מסוימות עשויים להיות שני גורמים הפוכים: ייצור יתר או ייצור חסר של האנזימים האחראיים לחיבור החומצה השומנית, השולטת במהירות הגירת תאי העצב לשכבות החיצוניות של המוח.[6] מחקרים אחרים גילו שלמערכת החיסון המולדת יש תפקיד ספציפי בהתפתחות המוח העוברי, כאשר היא גורמת לנוירונים לנדוד מהמקום בו נוצרו אל אזורי היעד במוח.[7][8] אם המערכת אינה מתפקדת כראוי, התפתחות המוח עלולה להיפגע, מה שיכול לגרום להפרעות נוירו-התפתחותיות כגון אוטיזם ולקות שכלית.[8] עבודה זו פורסמה ב- Nature Communications (אנ').[9]
בעשור האחרון קבוצתה החלה להשתמש במודלים של אורגנואידים מתאי גזע אנושיים, שמחקים רקמת מוח מתפתח. מחקרה על קפלי קליפת המוח שהתפרסם בNature Physics (אנ') ב-2018,[10] תיאר מערכת ייחודית המאפשרת לחקור שלבים ראשוניים של התפתחות מוח אדם במעבדה (אורגנואידים) תוך התגברות על מגבלות הזנה על ידי גידולם בצורת מבנה דק ועגלגל העוטף חלל פנימי, מבנה המזכיר צורה של פיתה. המבנה מאפשר הזנה תקינה של התאים והדמיה בזמן אמת של תהליך הגדילה והתפתחות הקפלים הנחוצים להתפתחותו התקינה של המוח, תוך שימוש במודל פיזיקלי. המחקר אימת את המודל על ידי השוואה לאורגנואידים בהם הושתל גן LIS1 בעל מוטציה הגורמת לתסמונת המוח החלק. מיקרוסקופ כח אטומי עזר להוכיח כי התאים המוטנטיים קשיחים פחות מהתאים התקינים, המאפשרים היווצרות קפלים.[11][12] תגלית זו עשויה לסייע בהבנה של מחלות כמו אפילפסיה וסכיזופרניה.[12] אחד הגורמים המושפעים על ידי פעילות LIS1 הוא ייצור חלבונים חוץ תאיים, Extracellular Matrix (ECM). מחקר שפרסמה לאחרונה ב-Nature Communication הראה ש - LIS1 נקשר ל־RNA ומאות חלבונים בתא ומשפיע על בקרת ביטוי של גנים ברמת השעתוק, שחבור, קישור ל-microRNA, תרגום, ועוד.[13]
^Weimin Bi, Tamar Sapir, Oleg A. Shchelochkov, Feng Zhang, Marjorie A. Withers, Jill V. Hunter, Talia Levy, Vera Shinder, Daniel A. Peiffer, Kevin L. Gunderson, Marjan M. Nezarati, Vern Ann Shotts, Stephen S. Amato, Sarah K. Savage, David J. Harris, Debra-Lynn Day-Salvatore, Michele Horner, Xin-Yan Lu, Trilochan Sahoo, Yuchio Yanagawa, Arthur L. Beaudet, Sau Wai Cheung, Salvador Martinez, James R. Lupski, Orly Reiner, Increased LIS1 expression affects human and mouse brain development, Nature Genetics 41, 2009-02, עמ' 168–177 doi: 10.1038/ng.302
^מכון ויצמן, גריז, באתר הידען - Hayadan, 2010-04-03
