בין שמרים לאנשים

 

האם שמרים - מיקרואורגניזמים חד-תאיים - יכולים ללמד אותנו על מחלה נוירולוגית התוקפת בני אדם? מתברר, שעל-אף מיליארדי שנות אבולוציה המפרידות בינינו לבין השמרים, יש לא מעט תיפקודים תאיים בסיסיים המתנהלים בדרך דומה בתאי שמרים ובתאי אדם. הנה עוד סיבה לענווה, אותה תכונה נעלמה ונדירה כל כך העשויה להביא לתיקון עולם. פרופ' ג'פרי גרסט, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, הראה באחרונה, כי תאי שמרים יכולים לשמש מודל מהימן לחקר מחלה נדירה התוקפת בני-אדם. עבודה זו, שתוארה באחרונה במאמר שפורסם בכתב העת המדעי Molecular and Cellular Biology, בוצעה יחד עם רחל קמה ותלמיד המחקר מיכה רובינזון.

 

מחלת באטן היא מחלה של ניוון עצבי המופיעה באחד מתוך 50,000 ילדים. היא נגרמת כאשר שני העותקים של הגן הקרוי BTN2, פגומים. המחלה מתבטאת בפיגור שכלי, באיבוד ראייה וכושר מוטורי, ובסופו של דבר גורמת למוות. התאים החיים בגופיהם של החולים במחלה אינם מצליחים לפרק ולסלק חומרים מסוימים שסיימו את תפקידם בתא, דבר שמוביל להצטברות החומרים האלה בתאים. בתאים בריאים (שבהם הגן אינו פגום) תהליך הפירוק והסילוק  של חומרים אלה מתבצע באברון תוך תאי הקרוי ליזוזום. קבוצת מחלות זו (מחלות אגירה ליזוזומיות)  כוללת גם מחלות כמו גושה, טיי-זקס, ומחלות המופיעות בבני אדם מבוגרים והיא קרויה בשם הכולל Neuronal Ceroid Lipofuscinoses. לרוב מחלות האגירה אין כיום תרופות.

 

פרופ' גרסט וחברי קבוצת המחקר שלו נתקלו במחקרם במחלות האגירה הליזוזומיות הקיימות בבני אדם, שלא במתכוון. תאי השמרים משמשים כמודל לחקר תיפקודים בסיסיים המתבצעים בכל התאים החיים, כולל דרכי הובלה של חלבונים ותוצרים אחרים המועברים ממקום למקום בתוך התא. התנועה בנתיבי ההסעה התוך-תאיים זורמת לפי סדרת כללים מורכבת, שמדענים ברחבי העולם התחילו לפענח רק באחרונה. מערכת זו כוללת מרכזי הובלה - אברוני הגולג'י - שמהם מופרשות שלפוחיות המשמשות כמיכלי הובלה. הליזוזומים (שתיפקודם הלקוי גורם למחלות אגירה ליזוזומיות), נוצרים בחלקם מאברוני הגולג'י. הליזוזומים בולעים חלבונים שתפקידם תם, ומפרקים אותם.  אך חלק מהחלבונים אינם מגיעים לליזוזומים, והם מוחזרים לאברוני הגולג'י למיחזור.

 

המדענים מצאו שהגן הקשור למחלת באטן, BTN2, בגרסתו המצויה בתאי שמרים, פועל יחד עם גן אחר, המקודד לחלבון הממלא תפקיד חשוב בנתיב ההובלה הפנים-תאי. הגן BTN2 נחקר בעבר על-ידי מדענים שונים, אולם תפקידו נותר מעורפל.

 

באמצעות מחיקת הגן BTN2  מהמטען הגנטי של תאי השמרים הצליחו חברי קבוצת המחקר לדמות תאי אדם בגופם של החולים במחלה (שבהם שני עותקיו של הגן BTN2 אינם מתפקדים כראוי), ולברר עם אילו חלבונים פועל החלבון שמיוצר על-פי הגן הזה בתנאים רגילים (ללא מחלה), ובאיזה מקום במערכת ההובלה התוך-תאית חל השיבוש הגורם בסופו של דבר למחלות האגירה. הם מצאו, שחסרונו (או חוסר תיפקודו) של הגן BTN2 משבש את יכולתם של נתיבי ההובלה התוך-תאיים לשנע חלבון הקרוי Yif1. בדרך כלל, מולקולות החלבון Yif1 מועברות חזרה לאברוני הגולג'י לשם מיחזור. אולם, בתאי המודל למחלה (החסרים את החלבון Btn2) נתיב זה חסום, כך שהם מופנים לכיוון הלא נכון - לתוך הליזוזום, שם הם מפורקים במקום להיות ממוחזרים. התוצרים הלא רצויים של הפירוק השגוי מצטברים בליזוזום - בדיוק כפי שקורה בתאיהם של בני-אדם הסובלים ממחלת הבאטן.

 

מדעני המכון חשפו את השלב המדויק שבו מסלול ההסעה של Yif1 מתחיל  להשתבש כתוצאה מחסרונו (או חוסר תיפקודו) של הגן BTN2. פרופ' גרסט: "ראינו שהמנגנון המוביל להתפתחות מחלת באטן דומה במידה רבה בשמרים ובבני-אדם. מתברר, שתאים זעירים אלה משמשים כמודל מצוין להבנת תהליכי התפתחות של מחלות שונות בבני-אדם. הבנה כזאת היא שלב חיוני בדרך לפיתוח אמצעי טיפול במחלות אלה" .