לתקן לב שבור: מדעני מכון ויצמן גילו מולקולה ייחודית שעשויה לרפא רקמת לב פגועה

מחלות לב הן גורם המוות המוביל בעולם המערבי. נקודת אור אחת בעניין זה היא העובדה שליונקים, ובכלל זה לבני-אדם, יש יכולת לחדש את רקמת הלב שלהם ולתקן נזקים בעצמם – בסמיכות ללידה. העובדות המאכזבות הן, שזמן קצר לאחר הלידה, יכולת התיקון העצמית נעלמת, לכאורה לבלי שוב; ומנגד, אין בנמצא טיפולים המסייעים לתיקון נזק לשריר הלב. במחקר חדש שבוצע באחרונה במכון ויצמן למדע גילו המדענים, בלבבות של עכברים שזה עתה נולדו, חלבון שעשוי להחזיר את היכולת לחדש את רקמת הלב. כאשר מזריקים חלבון זה, הקרוי אגרין (Agrin), ללבבות של עכברים בוגרים שלקו בהתקף לב, נראה כי החלבון מאפשר לשקם את רקמת השריר. ממצאים אלה, אשר מתפרסמים היום בכתב-העת המדעי Nature, מצביעים על כיווני מחקר חדשים בתחום שיקום הלב.

פרופ' אלדד צחור, שהוביל את המחקר עם תלמידי המחקר אלעד בשט, אלכס גנזלינח, וחוקרים נוספים במחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע, מסביר כי לאחר שמתחולל התקף בלב האדם, תגובת הגוף לנזק אינה יעילה במידה הדרושה כדי לרפא את הלב. שכן, ברגע שתאי שריר הלב, המכונים קרדיומיציטים, נפגעים, הם מתים ומוחלפים ברקמת צלקת, אשר אינה מסוגלת להתכווץ, ולכן אינה יכולה להשתתף בפעולת השאיבה החיונית של הלב. דבר זה בפני עצמו מוסיף לעומס על רקמת השריר שנותרה תקינה, ומביא, בסופו של דבר, לאי-ספיקת לב.

התחדשות הלב גם בבגרות היא תופעה שמתרחשת בקרב חלק מהחולייתנים. דגים, למשל, יכולים לחדש ביעילות לב פגוע. בעלי חיים קרובים יותר אלינו מבחינה אבולוציונית – עכברים – נולדים עם יכולת זו, אך מאבדים אותה כעבור שבוע מיום הולדתם. שבוע זה הוא חלון הזדמנויות עבור פרופ' צחור וחברי קבוצת המחקר שלו, המתמקדים בחקר התהליכים שמאפשרים את התחדשות הלב.

פרופ' צחור ואלעד בשט סברו, כי סוד ההתחדשות מצוי, בחלקו, מחוץ לתאי הלב – ברקמת התמיכה שסביבם המכוּנה הסביבה החוץ-תאית או ECM. אותות בין-תאיים רבים מועברים דרך רקמה זו, בעוד אותות אחרים ממתינים לשעת כושר בתוך המבנה הסיבי שלה. משום כך, צוות המחקר החל לבחון סביבה זו בעכברים שאך זה נולדו ובעכברים בני שבוע, תוך שהם מסירים ממנה את התאים ומותירים רק סבך חלבוני נטול תאים. לאחר מכן, הם הוסיפו מקטעים חלבוניים חוץ-תאיים לתרביות רקמה לבבית. ואכן, הם גילו כי הסבך הצעיר, להבדיל מזה הבוגר יותר, איפשר לקרדיומיציטים בתרבית להתחלק.

לאחר ניתוח וסריקה של חלבוני הסביבה החוץ-תאית זיהו החוקרים כמה חלבונים שעשויים לגרום תגובה זו, ובהן גם החלבון אגרין. על תפקידו של האגרין ברקמות אחרות כבר היה ידוע בעבר, ובייחוד בכל האמור ביצירת החיבור בין עצב לשריר, שם הוא מסייע לווסת את האותות המועברים מתאי עצב לשרירים. בלבבות של עכברים, רמת חלבון האגרין נמצאת בירידה בשבעת הימים הראשונים לאחר הלידה. לפיכך, ניסו המדענים לברר אם החלבון משפיע על התחדשות תאים בלב, ואכן, התוצאות היו מרשימות: כאשר החוקרים הוסיפו אגרין לתרביות תאי שריר לב, התאים החלו להתחלק.

לאחר הזרקה אחת בלבד של אגרין ללבבות שהתרחשו בהם התקפים, נרפאו הלבבות כמעט לחלוטין, וחזרו לתיפקוד מלא

בשלב הבא בדקו החוקרים את השפעת האגרין על מודלים של פגיעה לבבית בעכברים, וביקשו לברר אם החלבון יוכל לרפא נזקים שנגרמו לרקמת הלב. גם כאן לא איחרו התוצאות להגיע: הם גילו, כי לאחר הזרקה אחת בלבד של אגרין ללבבות שהתרחשו בהם התקפים, נרפאו הלבבות כמעט לחלוטין, וחזרו לתיפקוד מלא. החוקרים אמנם הופתעו לגלות כי נדרש פרק זמן של יותר מחודש ימים כדי להבחין במלוא ההשפעה על תיפקוד הלב ועל התחדשותו, אך בתום תקופת ההחלמה הצטמצמה הרקמה הצלקתית באורח ניכר, ואת מקומה תפסה רקמה חיה שתרמה לפעולת השאיבה של הלב בצורה ניכרת.

פרופ' צחור משער, כי בנוסף להתחדשות מסוימת של קרדיומיציטים, אגרין משפיע בדרך כלשהי גם על התגובה הדלקתית והחיסונית של הגוף להתקף לב, וכן על דיכוי ההצטלקות אשר מובילה לכשל לבבי. אולם, אורכו של תהליך ההחלמה נותר בגדר תעלומה, שכן מולקולת האגרין עצמה מפונה מהגוף בתוך ימים אחדים לאחר ההזרקה. "ברור שמולקולה זו יוצרת שרשרת של אירועים", הוא אומר. "גילינו כי היא נקשרת לקולטן שלא נחקר בעבר על פני תאֵי שריר הלב, וקישור זה מחזיר את התאים למצב קצת פחות בוגר, קרוב יותר לזה של העובר, ומשחרר אותות שעשויים, בין היתר, לגרום חלוקה של תאים". תוצאותיהם של ניסויים בעכברים שהונדסו גנטית כך שרמות האגרין בלבבותיהם היו נמוכות, תומכות גם הן ברעיון זה: בהיעדר אגרין, עכברים שזה עתה נולדו לא הצליחו לתקן רקמת לב לאחר פגיעה.

בהמשך הראה צוות המחקר, כי לאגרין השפעה דומה על תאי לב של בני-אדם שגדלו בתרבית. פרופ' צחור וחברי הקבוצה פועלים כעת כדי להבין במדויק את התהליכים אשר מתחוללים בפרק הזמן שבין הזרקת האגרין לבין החזרה לתיפקוד לבבי מלא. כמו כן, פרופ' צחור וד"ר כפיר ברוך אומנסקי החלו בביצוע מחקרים פרה-קליניים בחזירים בגרמניה, בשיתוף פעולה עם פרופ' כריסטיאן קופאט ג'רמייס מהאוניברסיטה הטכנית של מינכן, במטרה לזהות את השפעת האגרין על תיקון נזק לבבי.

ממצאי מחקר זה הצביעו על התפקיד החשוב שממלאת הסביבה החוץ-תאית, הן בהתבגרות הלב והן בקידום התחדשותו, ותובנה זו עשויה לסייע בפיתוח טיפול למחלות לב.

חוקרים ממקומות שונים בעולם השתתפו בשלבים שונים של המחקר, ובפרט פרופ' שנהב כהן מהטכניון ותלמידת הדוקטורט שלה, יארה עיד, אשר תרמו תובנות חדשות באשר למנגנון הביוכימי שבאמצעותו עובד האגרין; פרופ' ננאד בורסק מאוניברסיטת דיוק, צפון קרוליינה; ג'יימס מרטין ממכללת ביילור לרפואה, ביוסטון, טקסס. חברי המרכז הלאומי לרפואה מותאמת אישית על-שם ננסי וסטיבן גרנד ופרופ' אירית שגיא מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע השתתפו גם הם במחקר.

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדובר - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il