הינך נמצא כאן

היוצאים מהכלל

28.05.2014

 
  מימין: פרופ' עמוס תנאי וד"ר עידו עמית. ריצוף
 
 
 
לתייר מערבי עשויים כל הסינים להיראות דומים זה לזה, אבל מבט מעמיק יותר מגלה את העושר של המיגוון האנושי הקיים באוכלוסייה זו, למרות מאפייניה המשותפים. כעת מתברר, כי הדבר נכון גם לגבי תאים. הגישה המסורתית מסווגת תאים לסוגים שונים בהתאם למראה שלהם (עגול, מחודד וכדומה), ולפי מאפיינים תיפקודיים כלליים (תאי T, תאים דנדריטיים וכדומה). אולם, מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע מציע, כי הכללות כאלה עשויות להטעות, וכי במקום זאת יש להתייחס לכל תא בהתאם לתכונותיו האישיות. "לכל תא יש היכולת לשנות באופן עצמאי את התנהגותו באמצעות 'כיבוי' ו'הדלקה' של גנים בתגובה לאותות ורמזים מגוונים שהוא מקבל מסביבתו. לכן אנו זקוקים לשיטה שתאפשר לנו להבחין בין מאפיינים ותיפקודים של התא היחיד", אומר ד"ר עידו עמית מהמחלקה לאימונולוגיה.
 
קל יותר להגיד זאת מאשר לבצע. הרקמה הממוצעת מכילה מיליארדי תאים, המשתייכים למאות – אם לא לאלפי – "סוגים" שונים. כיצד אפשר לדגום כל תא? כלי מחקר חדש יחסית מעורר תקווה מסוימת: ריצוף החומר הגנטי של תא יחיד. שיטה זו מאפשרת לרצף את הדי-אן-אי ואת האר-אן-אי של תא בודד, וכך לאפיין את התנהגותו האינדיבידואלית ולעקוב אחריה: אילו גנים מתבטאים, אילו חלבונים נוצרים בתנאים שונים, ומה כמותם. מידע מסוג זה יוביל, בסופו של דבר, להבנה טובה יותר של האופן שבו פעילותם המשותפת של תאים שונים מבטיחה את תיפקוד הרקמה הבריאה, וכן להבנת השיבושים הנגרמים בעת מחלה.
 
 
אולם שיטות אלה מצויות עדיין בחיתוליהן, ועד כה הצליחו מדענים לרצף באמצעותן רק כמות קטנה של תאים שנלקחו מתרביות המכילות "סוג" תאים יחיד. כעת, במחקר שהתפרסם בכתב- העת המדעי Science, הצליח ד"ר עמית, ביחד עם פרופ' עמוס תנאי מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית ומהמחלקה לבקרה ביולוגית, וחברי הצוות שלהם, אותו הובילו ד"ר דייגו חייטין, ד"ר הדס קרן-שאול, ותלמיד המחקר אפרים קניגסברג, ביחד עם קבוצתו של פרופ' סטפן יונג מהמחלקה לאימונולוגיה, לפתח שיטת ריצוף לתא יחיד המסוגלת לרצף ולנתח באופן אוטומטי, בעת ובעונה אחת, מולקולות אר-אן-אי מאלפי תאים בודדים שמקורם ברקמות מורכבות אשר נלקחו מיצורים חיים. רמת היעילות של השיטה עולה פי 30 על השיטות הקיימות. "הפרוטוקול הניסיוני והאלגוריתמים לניתוח שפיתחנו הופכים את הריצוף של אר-אן-אי בתא יחיד ליעיל, אמין ונגיש", אומרת ד"ר קרן-שאול.
 
כדי לבחון את השיטה החדשה השתמשו המדענים בדוגמת טחול של עכבר – איבר של המערכת החיסונית שתאיו מוכרים ומתוארים בפירוט, ובדקו אם השיטה שלהם אכן מזהה בהצלחה את כל סוגי התאים. חלוקת התאים לקבוצות בהתאם לפרופיל הביטוי הגנטי הובילה לשבע קבוצות של תאים. חלק מהקבוצות האלה היו דומות לסוגים המוכרים של תאים חיסוניים, כמו תאי B, תאי NK, מקרופאג'ים, מונוציטים ותאים דנדריטיים. אולם להפתעתם גילו המדענים תת-אוכלוסייה של תאים חיסוניים בעלי תפקיד שונה, שלא היו מוכרים עד כה. "השימוש בשיטות הסיווג המסורתיות דומה לצפייה במשחק כדורגל ממרחק", אומר פרופ' תנאי. "כל השחקנים בקבוצה נראים זהים, הן בהופעתם החיצונית והן בהתנהגותם. השיטה לריצוף תא יחיד מאפשרת להתמקד בתיפקוד, וכך להבחין בין מיקומים ותפקידים ספציפיים של כל אחד מהשחקנים בקבוצה: שחקני הגנה, התקפה, שוער וכדומה".
 
בניסוי נוסף נחשפו עכברים לחומר המחקה הדבקה בחיידקים, וזאת במטרה לדמות תגובה של המערכת החיסונית, ולבחון האם השיטה מסוגלת לזהות נכונה תאים חיסוניים בשעת פעולה. בתגובה לשינוי הסביבתי זוהו גם הפעם אותם "סוגים" של תאים חיסוניים, אולם הכמות היחסית של כל אחד מהם השתנתה, וכן גם הגנים המתבטאים וכמויות האר-אן-אי שנוצרו בכל תא – הן בתוך הקבוצות והן ביניהן. "הממצאים מציגים תמונה מורכבת יותר של זהות התאים, ורומזים כי הגדרת תאים בהתאם ל'סוג' אינה רלבנטית במידה מסוימת – ולכן יש לתת לתאים הבודדים 'לדבר בשם עצמם'", אומר אפרים קניגסברג.
 
ממצאים אלה הם ראשיתו של יישום השיטה. המדענים מאמינים, כי היכולת לאפיין תאים בודדים ברקמה מורכבת תשפר במידה משמעותית את איכות המידע על תיפקודה של הרקמה כולה, ולכן תוביל לתובנות חדשות במיגוון תחומים בביולוגיה וברפואה. אומר ד"ר חייטין: "ריצוף מולקולות אר-אן-אי בתא יחיד טומן בחובו פוטנציאל עצום לפתרון שאלות ביולוגיות מרכזיות, כולל שאלות ביישומים רפואיים רחבים, כמו בעיות במערכת החיסונית, מחלות ניווניות של מערכת העצבים, מטבוליזם, תאי גזע וסרטן. כך, לדוגמה, אנחנו יכולים להשתמש בכלים החדשים האלה כדי לגלות אילו תאים סרטניים עמידים לכימותרפיה".
 
 
 

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם