הינך נמצא כאן

מדעני מכון ויצמן למדע פיתחו שיטה פורצת דרך להגברת יעילות הייצור של תאי גזע

17.09.2013

תחת אמברגו עד יום רביעי, 18 בספטמבר, בשעה 20:00 (שעון ישראל)

 

תאי הגזע העובריים נושאים בחובם פוטנציאל רפואי עצום. צעד מכריע לקראת השימוש בהם למטרות רפואיות נעשה כאשר התגלה כי אפשר ליצור תאי גזע מתאים בוגרים – תגלית שזיכתה את מגליה בפרס נובל לשנת 2012, אך יעילות התהליך נותרה נמוכה. מחקר בראשותו של ד"ר יעקוב חנא ממכון ויצמן למדע, שיתפרסם מחר (רביעי) בכתב-העת המדעי Nature, חושף את הבלם המעכב את ייצור תאי הגזע, ומשפר את יעילות התהליך במידה ניכרת. ממצאי המחקר יקלו על ייצור תאי גזע לטיפול בחולים, וכן יקדמו את הבנתנו על התהליך המסתורי בו הופכים תאי גוף בוגרים וממויינים לתאי גזע.


תאי גזע עובריים טרם עברו את תהליך ה"התמחות", ולכן יכולים להפוך לכל אחד מתאי הגוף. הודות לכך אפשר להשתמש בהם, בין היתר, לשיקום רקמות פגועות, לריפוי מחלות ניווניות ואוטו-אימוניות, ואף לגידול איברים להשתלה. עם זאת, השימוש בתאי גזע שמקורם בעוברים הוגבל בשל בעיות זמינות ושיקולים אתיים. התקדמות משמעותית הושגה לפני מספר שנים, כאשר צוות מדענים בראשות שיניה ימנאקה מאוניברסיטת טוקיו גילה, כי אפשר "לתכנת מחדש" תאים בוגרים ולהפוך אותם ל"תאי גזע מושרים" (iPSC) באמצעות החדרת ארבעה גנים לתוכם. למרות פריצת הדרך, יישום תהליך ה"תיכנות מחדש" נתקל בקשיים: הוא נמשך זמן ארוך למדי – עד ארבעה שבועות, ובסופו רק חלק קטן מאוד מהתאים – כשני אחוזים מהם – אכן הופכים לתאי גזע.


מה הוא המכשול – או המכשולים – המונע ממרבית התאים לעבור בהצלחה את תהליך ה"תיכנות מחדש"? במחקרו הבתר-דוקטוריאלי הראה ד"ר חנא, באמצעות מודלים מתמטיים, כי ככל הנראה מדובר במכשול יחיד. ועם זאת, הוא הראשון להודות כי בביולוגיה כמו בביולוגיה, יש לספק הוכחות ניסיוניות. במחקר הנוכחי הוא מגלה את זהותו של אותו מכשול יחיד, ומוכיח כי הסרתו משפרת במידה ניכרת את יעילותו של התיכנות מחדש.


צוות המדענים מקבוצתו של ד"ר חנא, אותו הובילו ד"ר נועה נוברשטרן, יואח רייס, אסף צבירן ושי גאולה, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, התמקד בחלבון מסוים בעל תפקיד לא ידוע, הקרוי MBP3. חלבון זה מתבטא בכל אחד ואחד מתאי הגוף, ובכל שלבי ההתפתחות – תופעה נדירה, מכיוון שלרבים מהחלבונים תפקידים ספציפיים, הגורמים לכך שיתבטאו בתאים מסוג מסוים, ובשלבי ההתפתחות בהם הם נדרשים. הצוות גילה כי להתבטאות הכוללת של החלבון יש יוצא מהכלל: הוא אינו מצוי בתאי העובר בשלושת ימיו המוקדמים ביותר, כלומר, מיד לאחר ההפרייה. אלה הם בדיוק שלושה ימים בהם מתחלק התא המופרה הראשוני, ומייצר מאגר תאי גזע עובריים רב-תכליתיים, מהם נוצרים כל תאי העובר. החל מהיום הרביעי, תאים אלה עוברים התמיינות ראשונית ומאבדים את תכונת "רב התכליתיות"; בשלב זה נכנס לתמונה החלבון MBP3.

הדרך המסורתית לגידול תאי גזע, לעומת השיטה שפיתח ד"ר חנא

 

נראה, אם כן, כי העדרותו של MBP3 היא שמאפשרת את היווצרות תאי הגזע בעובר. המדענים חיקו מצב זה במבחנה, ו"תיכנתו מחדש" תאים בוגרים שאינם מייצרים את החלבון. התוצאה: בתוך כשמונה ימים הפכו כל התאים, באופן מסונכרן, לתאי גזע. ד"ר חנא מדמה את ארבעת הגנים שגילה ימנאקה ל"דוושת גז" באמצעותה יוצא לדרכו תהליך התיכנות מחדש, ואת תגליתו שלו – החלבון MBP3 – לבלם יד: הרכב אמנם נוסע כאשר בלם היד מורם, אך באופן מקרטע. הורדת בלם היד מאפשרת נסיעה חלקה ומהירה.


הממצאים החדשים ישפרו במידה ניכרת את השיטות לייצור תאי גזע מושרים לטיפול בחולים. בתהליך ה"תכנות מחדש" של ימנאקה נעשה שימוש בנגיפים כדי להחדיר את ארבעת הגנים לתאים הבוגרים. השיטות הרפואיות אינן משתמשות בנגיפים להחדרת הגנים – מטעמי מטיחות – ואחוזי ההצלחה שלהן קטנים עוד יותר: רק עשירית אחוז מהתאים 

ד"ר יעקוב חנא

הופכים לתאי גזע. הסרת MBP3 מהתאים משפרת את היעילות פי 1000 – עשרה אחוזים מהתאים הופכים לתאי גזע מושרים. בנוסף, קיצור משך התהליך מארבעה שבועות לשמונה ימים, והעובדה שכל התאים עוברים אותו בו-זמנית, יאפשר למדענים לראשונה להתחקות אחריו שלב אחר שלב, ולפענח את המנגנונים המוציאים אותו לפועל. ד"ר חנא מדגיש כי מקור ההישג הוא בגילוי מסלול טבעי של התפתחות עוברית. "מדענים שמנסים לחקור את תהליך ה'תכנות מחדש' ירוויחו אם ינסו להבין כיצד תאי הגזע העובריים נוצרים בטבע", אומר ד"ר חנא. "אחרי הכל, הטבע הוא שמייצר אותם בצורה הטובה והיעילה ביותר".

 

 

מעקב אחר תהליך התיכנות מחדש במשך שישה ימים. תאי העור הבוגרים (מסומנים באדום) אשר עוברים "תיכנות מחדש" בשיטה שפיתח ד"ר חנא (מימין), הופכים כולם לתאי גזע מושרים המבטאים סמן פלואוסצנטי ירוק, ואילו רק תאים בודדים מאלה ש"מתוכנתים מחדש" בשיטה המסורתית (משמאל) הופכים לתאי גזע

 

 

מידע נוסף לעיתונאים אפשר לקבל במשרד דובר מכון ויצמן למדע: 08-9343856
 

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם