על מה כל הרעש?

אם המכונות המולקולריות בתאים שלנו היו רועשות כמו מכונות בבית חרושת, גופנו לא היה מפסיק להרעיש לרגע. מכונות ההרס של התא, אנזימים הקרויים קספאזות, "מרעישות" ללא הפסקה, על אף שרק בנסיבות מיוחדות הן גורמות לתא להשמיד את עצמו. הרעש הבלתי פוסק של מכונות אלה היה לאורך שנים בגדר תעלומה. באחרונה פיזרו מדעני מכון ויצמן למדע חלק מהערפל סביב פעילותן הלא-הרסנית של מכונות ההרס. גילויים אלה, אשר התפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Communications, עשויים לסלול את הדרך להקרנות מותאמות אישית לחולי סרטן, וכן לשפוך אור על המעבר האבולוציוני מיצורים חד-תאיים ליצורים רב-תאיים.

במחקר קודם, הראו פרופ' אלי ארמה וקבוצתו מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, ששתי קספאזות אחראיות להוצאה לפועל של מוות תאי מתוכנת הקרוי אפופטוזיס ברקמת האפיתל של זחל זבוב הפירות. כאשר הוציאו המדענים מתאי הזבוב את הקספאזות האלה, באמצעות הנדסה גנטית, נתקבלו תאים שסירבו למות – גם לאחר שהופגזו בהקרנות שהסבו נזק נרחב לדי-אן-אי שלהם. במחקר החדש, שהובילה ד"ר אנה גורליק-אשכנזי, בשעתו תלמידת מחקר במעבדתו של פרופ' ארמה, בדקו המדענים מה קורה לתאים ה"לא מתים" לאורך זמן. הקבוצה כללה את ד"ר רון וייס, לנה ספוז'ניקוב, ד"ר ענת פלורנטין, ד"ר למא טראירה אבראהים, דימה דווייק וד"ר קרן יעקובי-שרון.

התוצאות היו מפתיעות: 24 עד 48 שעות לאחר ההקרנה – כלומר, פרק זמן שבו תאים רגילים כבר היו מזמן בני מינן – החלו התאים ה"לא מתים" לנוע. המדענים עקבו אחר נדידתם בעזרת סמנים פלואורסצנטיים וגילו כי התאים נדדו לא רק בתוך רקמה מסוימת, אלא אף פלשו לרקמות אחרות בזחל זבוב הפירות.

ייתכן שתפקיד זה של הקספאזות הופיע לראשונה לפני מאות מיליוני שנים עם המעבר האבולוציוני מיצורים חד-תאיים ליצורים רב-תאיים. תפקיד קדום זה יכול היה לאפשר לייצב את המצב הרב-תאי, ובכך לסלול את הדרך להתפתחות בעלי-חיים מורכבים יותר

כדי לברר מה מאפשר לתאים ה"לא מתים" לנוע בהיעדר קספאזות, הכניסו המדענים כמה שינויים גנטיים שאפשרו להם לשלוט ברמות הפעילות של הקספאזות. המדענים גילו כי אפילו ברמות פעילות נמוכות במיוחד של הקספאזות, מתחת לסף הדרוש לגרימת אפופטוזיס, האנזימים האלה מנעו ביעילות את נדידת התאים ה"לא מתים". ניסויים נוספים הראו כי הקספאזות מונעות נדידת תאים בכך שהן מורידות – במישרין או בעקיפין – את הרמות של אנזימים אחרים, כגון אלה האחראים לתנועתיות של התאים או אלה ה"גוזמים" את המולקולות המחזיקות את התאים יחדיו.

"גילינו כי הקספאזות מבצעות תפקיד חיוני שכלל אינו קשור למוות תאי", מסביר פרופ' ארמה. "אנזימים אלה תורמים לתחזוקה שוטפת של רקמת האפיתל, ואולי אף של רקמות נוספות, ולמעשה מונעים מתאים 'סוררים' לעבור מרקמה לרקמה. ייתכן שזו אחת הסיבות לכך שהקספאזות פועלות בפרופיל נמוך ללא הרף – אותו 'רעש' בלתי פוסק ובלתי מוסבר". המדענים גילו גם כי כאשר בוטלה פעילות הקספאזות, החלו חלק מהתאים בזחל זבוב הפירות לנוע – גם ללא הקרנה.

קספאזות נמצאות בכל היצורים בממלכת בעלי-החיים, אך חסרות בשאר הממלכות, כגון צמחים, פטריות, אצות, או ביצורים חד-תאיים. ייתכן שהתפקיד שגילו המדענים הופיע לראשונה לפני מאות מיליוני שנים עם המעבר האבולוציוני מיצורים חד-תאיים לבעלי-חיים רב-תאיים. תפקיד קדום זה של הקספאזות יכול היה לאפשר להן לייצב את המצב הרב-תאי, ובכך לסלול את הדרך להתפתחות בעלי-חיים מורכבים יותר. עם זאת, הקספאזות "יודעות" גם לשחרר אחיזתן בעת הצורך, למשל כאשר נדרשת נדידת תאים במהלך התפתחות עוברית תקינה.

ברמה מעשית יותר, עשויים הממצאים החדשים להסביר מדוע במקרים מסוימים גידולים סרטניים מרימים את ראשם ביתר שאת בעקבות הקרנות. מאחר שפעילות הקספאזות בגופם של חולים אלה, או בתאי הגידול עצמם, הינה נמוכה ממילא, ייתכן שהקרנת תאים "לא מתים" אלו גורמת להם להתחיל לנדוד בגוף ומביאה להתפשטות הסרטן.

אם יתגלו ממצאי המחקר החדש כתקפים ביונקים בכלל, ובבני-אדם בפרט, הם עשויים לאפשר טיפולי הקרנות מותאמים אישית: אם תימצא פעילות הקספאזות של החולה נמוכה מכדי להחזיק את התאים במקומם לאחר הקרנות, מוטב יהיה לשקול טיפולים חלופיים. יותר מכך, כאשר מחקרים עתידיים יחשפו את המנגנונים המולקולריים, שבאמצעותם הקספאזות מונעות נדידה לא רצויה של תאים, ואת האותות המעורבים בהגברת התנועתיות של התאים לאחר הקרנות, ייתכן שאפשר יהיה ליצור מולקולות קטנות שיתערבו במנגנונים אלה וכך ימנעו את התפשטות הסרטן.