מדריך הטרמפיסט לגלקטין

בקיצור
 
השאלה: מהו תפקידו של החלבון גלקטין- 8?
 
הממצאים: מדעני המכון גילו, כי חלבון זה משנה את רמת הפעילות של גנים המעורבים בעיצוב העצם, מקדם את פעילות הגנים המזרזים את התפשטות סרטן הערמונית לעצמות, ואף גורם להפרשת מולקולות דלקתיות שמעלות את רמת הסוכר בדם.
 

"הכל התחיל בתגלית מקרית לחלוטין", מספר פרופ' יחיאל זיק, מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע, על הפרויקט שהוא מוביל, אשר עשוי אולי, בעתיד, לקדם פיתוח תרופות חדשות למיגוון מחלות, ובהן אוסטיאופורוזיס, סוכרת, וסרטן  הערמונית.
 
מטרתו המקורית של המחקר, שממצאיו התפרסמו באחרונה בכתב- העת המדעי eLife, הייתה שונה לחלוטין. לפני כ-20 שנה, בזמן שפרופ' זיק חקר עמידוּת לאינסולין, הוא זיהה, במקרה, מולקולה חלבונית שלא הייתה ידועה עד לאותו זמן. פיענוח רצף הדי-אן-אי המקודד את המולקולה גילה, שהיא שייכת למשפחת חלבונים הקרויים לקטינים (lectins) – חלבונים קושרי-סוכר אשר נתגלו בצמחים לפני יותר מ-100 שנה, ואשר במשך שנים רבות שימשו לקביעת סוג הדם. הלקטין שהתגלה במעבדתו של פרופ' זיק שייך למשפחת לקטינים של בעלי-חיים הקרויה גלקטינים (galectins). פרופ' זיק כינה אותו "גלקטין-8".
 
לפני מספר שנים ניסה פרופ' זיק – הפעם בשיתוף עם ד"ר ירון ויניק, אז תלמיד מחקר במעבדתו – להבין את תפקידיו של גלקטין-8 בגוף. באמצעות שבב שמדד את רמות מולקולות ה-mRNA (אר-אן-אי שליח) של חלבונים שונים, גילו המדענים כי גלקטין-8 משנה את רמת הפעילות של גנים המעורבים בעיצוב העצם.
 
התברר, כי חלבון זה מעודד הפקה של חומר איתות הקרוי RANKL, אותו מפרישים התאים בוני-העצם, האוסטאובלסטים. חומר איתות זה מבקר את מחזור העצם באמצעות יצירת דו-שיח בין התאים בוני-העצם לבין התאים הורסי-העצם, האוסטאוקלסטים.
 
כאשר הוסיפו המדענים את גלקטין-8 לתאים בוני-עצם בתרבית, הפיקו תאים אלה פי שישה יותר חומר איתות (RANKL) בהשוואה לרמת הייצור הרגילה. כאשר הם הוסיפו את הגלקטין-8 לתאים בוני-העצם שגודלו בתרבית יחד עם לשד עצם, נוצרו מתאי הגזע שבלשד העצם הרבה יותר תאים הורסי-עצם (בהשוואה לרמת הייצור הרגילה שלהם). לבסוף, בדקו המדענים עכברים אשר הונדסו גנטית כך שייצרו בגופם כמויות גדולות במיוחד של גלקטין-8. באמצעות מיפוי ממוחשב (CT) גילו המדענים, שעכברים אלה התאפיינו במאסת עצם נמוכה במיוחד, ועצמותיהם היו שבירות מאוד (אם כי הדבר לא ניכר בהופעתם החיצונית). ואכן, אובדן מאסת העצם בעכברים לא נגרמה עקב ריבוי האוסטאוקלסטים הורסי-העצם, אלא
בגלל מחזור העצם המוגבר.
 
רמות התאים בוני-העצם היו גבוהות גם הן, אך רמות התאים הורסי-העצם היו גבוהות עוד יותר, כך שהתוצאה הסופית הייתה אובדן עצם. אותו תהליך מתחולל בבני-אדם הסובלים מאוסטיאופורוזיס. משמעות הדבר היא, שגלקטין-8 עלול להיות מעורב במחלה זו בבני-אדם, ולכן ייתכן שהוא יהווה מטרה טובה לפיתוח תרופות נגד מחלה זו.
 
אך השפעתו של גלקטין-8 על העצם אינה מוגבלת לאוסטיאופורוזיס. מחקרים חדשים במעבדתו של פרופ' זיק מראים, כי חלבון זה מעודד, כנראה, את פעילותם של הגנים המזרזים את התפשטות סרטן הערמונית לעצמות. ייתכן שהבנה טובה יותר של תהליך זה תסייע, בעתיד, בבלימת היווצרותן של גרורות בעצמות.

 
כאשר הוסיפו המדענים את גלקטין-8
לתאים בוני-עצם בתרבית,
הפיקו תאים אלה פי שישה
יותר חומר איתות (RANKL)
בהשוואה  לרמת הייצור הרגילה  

במחקרים נוספים, שבוצעו בתרבית ובחיות מעבדה, מצאו חברי קבוצתו של פרופ' זיק, כי בנוסף לכך שגלקטין-8 מעודד את הפקת חומר האיתות RANKL, הוא גורם לאוסטאובלסטים להפריש מולקולות דלקתיות, שגורמות לעלייה ברמת הסוכר בדם. המדענים גילו, שרמת הסוכר הייתה גבוהה מאוד בעכברים המהונדסים שלהם. ממצא זה סוגר מעגל עם מחקר שהחל במעבדתו של פרופ' זיק לפני 20 שנה. אז החל המחקר בחקר העמידוּת לאינסולין אשר לעיתים קרובות גורמת סוכרת, וכעת הוא עשוי לפתוח כיוון חדש לחקר המנגנונים המובילים למחלה זו.
 
בנוסף לד"ר ויניק השתתפו במחקר הדס שץ-אזולאי, ד"ר אלסיה ויונטי, ד"ר נוית חבר, ד"ר יפעת לוי, רותם קרמונה, וד"ר סיגלית בורה חלפון – כולם סטודנטים של פרופ' זיק בהווה או בעבר, וכן ד"ר ולאד ברומפלד מהמחלקה לתשתיות למחקר כימי. המחקר החל בשיתוף פעולה עם קבוצת המחקר של פרופ' איתי באב מהאוניברסיטה העברית בירושלים, שהלך באחרונה לעולמו.

מספרי מדע
 
בין מאות הלקטינים שהתגלו עד כה בצמחים ובבעלי-חיים קיימים 15 גלקטינים.