הינך נמצא כאן

טוב האחד מן השניים

01.12.2014

נגיסה במקום מסוים בפטרייה שאוכלת גיבורת "עליסה וארץ הפלאות" גורמת לכך שהיא תתגמד ותתכווץ, אך נגיסה במקום אחר באותה פטרייה עצמה גורמת לכך שתגדל ותצמח. תופעה דומה קיימת גם בעולם החי: תאים מקיימים ביניהם תקשורת באמצעות הפרשה וקליטה של מולקולות איתות. במקרים רבים, לאותה מולקולת איתות אף עשויות להיות השפעות מנוגדות על אותם התאים. לדוגמה, מולקולת איתות יכולה לגרום האצה בקצב חלוקת התאים – ובכך להגדיל את מספרם, ובה בעת היא יכולה גם להגדיל את הסיכויים למוות תאי – ובכך לצמצם את מספר התאים. מדוע "בחר" הטבע להטיל שני תפקידים מנוגדים על אותו השליח? האם לשיטה זו יש יתרונות על פני פתרונות אפשריים אחרים – למשל, שימוש בשתי מולקולות שונות, ייחודיות, לכל מטרה?
 
תגובת תאי ה-T שבמערכת החיסונית לפלישת גורמי מחלות שונים היא דוגמה טובה: במצב זה מפרישים תאי T מולקולת איתות הקרויה אינטרלוקין 2 (IL-2). למולקולה זו אחריות כפולה: היא גם מגבירה את התפשטות תאי ה-T, אך גם מגדילה את הסיכוי למותם בתהליך של מוות תאי מתוכנת (אפופטוזיס). במחקר קודם, שהתבצע בשיתוף פעולה בין קבוצות המחקר של ד"ר ניר פרידמן מהמחלקה לאימונולוגיה, ושל פרופ' אורי אלון מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע, פיתחו המדענים מודל מתמטי אשר חזה, כי המנגנון הפרדוקסלי של מולקולת ה-IL-2 יוביל ליציבות – כלומר, לשמירה על מספר קבוע של תאים. "האיזון במערכת מהסוג הזה נחוץ כדי למנוע תגובה חזקה מדי – שעשויה להתגלות כבזבזנית או מזיקה – מצד אחד, ותגובה חלשה מדי, ולא יעילה, מצד שני", אומר ד"ר פרידמן.
 
איור: עליסה וארץ הפלאות
 
במחקר חדש, גם הוא בשיתוף פעולה בין שתי קבוצות המחקר, בחנו המדענים את תחזיותיהם התיאורטיות בניסוי במעבדה. ד"ר שלומית רייך-זליגר, ותלמיד המחקר הבתר-דוקטוריאלי (דאז) במעבדתו של ד"ר פרידמן, ד"ר ירון ענתבי, בשיתוף עם ד"ר יובל הרט מקבוצת המחקר של פרופ' אלון, ביצעו את הניסוי. הם גידלו תאי T בתרבית, בכמויות התחלתיות שונות, ועקבו אחר שינויים בכמותם במשך שבוע. ממצאיהם, שהתפרסמו בכתב-העת המדעי Cell, תומכים בתיאוריה שמספר תאי ה-T מגיע ליציבות כתוצאה מפעולתו של המנגנון הכפול של מולקולת ה-IL-2. בדרך זו נשמרת כמות התאים באיזון כמעט מוחלט, ללא תלות בכמותם הראשונית. יחד עם זאת, כפי שחזה המודל התיאורטי, תופעה זו נכונה רק אם כמות התאים גבוהה מסף ראשוני וקבוע. מתחת לאותו סף מצטמקת אוכלוסיית תאי ה-T, ובסופו של דבר נכחדת. "ייתכן", אומר ד"ר פרידמן, "שתופעה זו משמשת כמעין מנגנון הגנה שנועד למנוע, לדוגמה, תגובה מוגזמת לתופעות חסרות משמעות".
 
תוצאות הניסוי מראות, כי איזון מספר התאים אכן תלוי במולקולת ה-IL-2, וכי תאי T יוצאים מאיזון אם אינם יכולים להפריש מולקולה זו. המדענים גם איששו את הסברה, כי רמות ה-IL-2 עולות בתחילת התהליך, יורדות בהמשך, ומגיעות לשיאים גבוהים יותר דווקא במקרים שמספר התאים ההתחלתי נמוך, ככל הנראה כדרך להגביר את עוצמת האיתות ולקדם את התפשטותם.
 
אבל השאלה המרכזית עדיין תלויה ועומדת: מדוע המולקולה עובדת בשיטת "שניים במחיר אחד"? כדי לבדוק אפשרויות אחרות בחנו המדענים, בעזרת המודל המתמטי, מה קורה אם מעורבות בתהליך כזה שתי המולקולות. ממצאיהם הראו, כי שתי מולקולות נפרדות – שלכל אחת מהן תפקיד משלה – מגבירות את רגישות התא להפרעות סביבתיות, ועלולות ליצור "הפרת איזון" בכל המערכת. מנגד, למולקולה אחת – שלה שני תפקידים – יש טווח פעולה רחב יותר, והיא מאפשרת למערכת לקבל ולשפוט באופן יציב יותר את האותות החיצוניים, בדומה לאופן שבו קובעת עליסה כיצד יפעלו עליה השפעות חיצוניות: כלומר כיצד תגרום נגיסה בפטרייה להתכווצותה, או דווקא להיפך – לצמיחתה לגובה.
 
במולקולת IL-2 אמנם נעשה שימוש בטיפול במיגוון מחלות, אך בשל השפעות לוואי מדובר בשימוש מוגבל. לכן, הבנה רחבה יותר של מנגנוני הפעולה המורכבים עשויה לסייע, בעתיד, בפיתוח שיטות טיפול יעילות יותר. לממצאי המחקר יש השלכה גם על הבנת מערכות ביולוגיות אחרות, שבהן מולקולה אחת מבצעת שני תפקידים מנוגדים (למשל, גלוקוז, המשפיע בדרכים שונות ומנוגדות על תאים המייצרים אינסולין בלבלב).
 
במחקר השתתפו ד"ר אירינה זרצקי מהמחלקה לאימונולוגיה, וד"ר אברהם מאיו מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא.
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם