הינך נמצא כאן

מחוברים

23.08.2012

מה גורם לתא אחד להישאר "קרוב לבית", ולתא אחר להתנתק ולנדוד? כיצד התאים "חשים" את הסביבה הפיסית שלהם ומגיבים אליה? שאלות אלה נוגעות במהות של כל תא חי, אבל התשובות עליהן אינן פשוטות. למעשה, את תהליכי חישת הסביבה והידבקות למצע מבצעת מערכת מולקולרית אחת, שהיא מן המורכבות ביותר המצויות בתא החי.

"הוסיפו לזה את המורכבות של הסביבה הדינמית של התא, ותקבלו מכלול שקשה להגדיר אותו או לתאר אותו במושגים ברורים ומדויקים", אומר פרופ' בנימין גיגר מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע.
מימין: פרופ' יואכים שפאץ ופרופ' בנימין גיגר. ביולוגיה סינתטית

פרופ' גיגר, ביחד עם פרופ' יואכים שפאץ ממכון מקס פלנק למערכות חכמות שבשטוטגארט, גרמניה, חנכו באחרונה פרויקט אשר מציג גישה חדשה להבנת הדרכים השונות בהן תאים נדבקים לסביבתם. המערכת המלאכותית שיצרו כוללת "תאים" סינתטיים – שהם למעשה שלפוחיות עשויות קרום שומני ומספר חלבונים נבחרים – אשר "מתיישבים" על מצעים סינתטיים בעלי מבנה מוגדר וידוע. באמצעות ניסויים במודל פשוט זה, המאפשר למדענים שליטה בכל מרכיב של המערכת, הם מקווים להפיק תובנות חדשות לגבי פעילות התא החי. לדברי שני המדענים, מדובר בתוכנית שאפתנית, שתרומתה עשויה להיות גדולה: הידבקות וחישה הן פעילויות חיוניות לכל תהליך ביולוגי, החל בגדילה והתפתחות, וכלה בנדידת תאים ויצירה של רקמות. כשהן משתבשות, נפגעים תהליכים פיסיולוגיים אלה, וחלים שינויים בתאים, כולל, לדוגמה, יצירת גרורות סרטניות.

פרויקט המחקר החדשני נכלל בתחום מדעי הקרוי ביולוגיה סינתטית: אימוץ גישות ננו-הנדסיות לחקר התא ובקרת פעולותיו. פרופ' שפאץ הוא חוקר חומרים, ופרופ' גיגר הוא ביולוג. בשנים האחרונות עובדים השניים ביחד כדי ליצור מצעים סינתטיים ייחודיים, בהם הם משתמשים כדי לבחון את יכולות החישה של תאים חיים. יצירת תאים סינתטיים היא השלב הבא והמתבקש של מחקר זה.

השיטה ליצירת תאים מלאכותיים מתחילה בטסיות דם – שברי תאים המסוגלים להידבק למשטחים ביולוגיים ומלאכותיים. החוקרים מבודדים מן הטסיות את החלבונים שמבצעים את ההדבקה, הקרויים אינטגרינים, ומחדירים אותם לתוך שלפוחיות סינתטיות. בשלב זה, אפשר להוסיף מרכיבים נוספים של מערכת ההדבקה בזה אחר זה, וכך לחקור כל אחד מהם בנפרד. במקביל, הם מתכננים לבצע ניסויים במשטח שאליו נדבקים התאים באמצעות שליטה מדויקת בתכונות המשטח עצמו, עד כדי שליטה במיקום המדויק של מולקולות בודדות. לאחר ניתוח התוצאות המתקבלות במערכת המלאכותית יחזרו המדענים על הניסויים בתאים חיים, תוך שימוש בידע שנצבר, כדי לבדוק כיצד המודל הסינתטי שלהם משקף את המציאות – שהיא מורכבת הרבה יותר.

גם המודלים הסינתטיים הפשוטים לכאורה בהם משתמשים המדענים הם, למעשה, מורכבים מאוד. "אם נצליח לזהות את השילוב הנכון של מולקולות אשר מניע את התאים להגיב לסביבה, נגדיר זאת כהצלחה גדולה", אומר פרופ' שפאץ. בהמשך המחקר הם מתכננים לעשות צעד נוסף מעבר לידע הנוכחי, שבבסיסו בחינה של "רשימת מכולת" של מאות מולקולות אשר משתתפות בדו-שיח שבבסיס מנגנוני ההדבקה והחישה של התא. זאת, במגמה להבין את את האופן בו המרכיבים הבודדים מתחברים למערכת שלמה ופעילה.

פרויקט המחקר החדש כבר רשם הצלחה משמעותית: באחרונה קיבל מענק בסכום של שלושה מיליון אירו וחצי מהמועצה למחקר אירופאי (ERC). מענקי המועצה האירופית מיועדים "לתמוך בהתקדמויות משמעותיות בחזית הידע, ולעודד מחקר חדשני ויצרני, תוך יישום גישות לא קונבנציונליות, ומחקר בממשקים שבין תחומים מדעיים מבוססים".
 

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם