משולש הכוחות

 

 

לחצים ולחיצות, דחפים ודחיפות, מתחים ומשיכות הם אמצעי תקשורת נפוצים לא רק בחברה האנושית, אלא גם בעולמם המיקרוסקופי של תאים חיים. כמה מכללי הפעולה של אמצעי התקשורת האלה נחשפו באחרונה במחקר של מדעני מכון ויצמן למדע. היצמדות תאים היא השלב הראשוני והחיוני להיווצרות רקמות, להתפתחות איברים בתהליך ההתפתחות העוברית ולהגירה של תאים. תהליך זה חשוב ליכולת התנועה של התא וליכולתו לקלוט מידע מהסביבה בדרך של "איתות באמצעות מגע".

 

מדענים רבים שואפים לרדת לחקרה של מערכת יחסי הגומלין בין הגורמים השונים המשפיעים על תהליכי היצמדות התאים, ורובם נתקלים בקשיים הנובעים מהצורך לזהות ולמדוד כוחות זעירים המופעלים על-ידי התאים והפועלים עליהם. קושי נוסף עולה מהעובדה, שגודלם של התאים עצמם אינו עולה על כמה מאיות בודדות שלמילימטר. אבל, באחרונה הושגה התקדמות משמעותית בתחום זה, כאשר מדעני מכון ויצמן למדע הצליחו לפתח שיטה למדידת הכוחות הפיסיקליים והאותות הביוכימיים המעורבים בתהליכי היצמדות תאים. המדענים גם הצליחו להבין את הקשר התהליכי בין הכוחות והאותות השונים.

 

כדי להתמודד עם האתגר, הוקם צוות רב-תחומי שכלל פיסיקאים, כימאים וביולוגים, שהשתמשו בטכנולוגיות המשמשות במיקרו- אלקטרוניקה. המחקר התאפשר כאשר ד"ר נטליבלבן, שהתמחתה בפיסיקה מזוסקופית, במרכז למחקר תת-מיקרוני שבמכון ויצמן למדע, החליטה ליישם את שיטות המחקר הפיסיקליות בחקר תהליכים ביולוגיים. המחקר התבצע במעבדתו של פרופ' בני גיגר, ראש המחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא, והצוות שהשתתף בו כלל את פרופ' ליאה אדדי, דיקן הפקולטה לכימיה, פרופ' שמואל שפרן, מהמחלקה לחקר חומרים ופני שטח, ודיקן מדרשת פיינברג של המכון, וכן את פרופ' אלכסנדר ברשדסקי מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא, ד"ר דיאנה מהלו מהמרכז למחקר תת-מיקרוני של מכון ויצמן למדע, ד"ר אולריך שוורץ שביצע מחקר בתר-דוקטוריאלי במחלקה לחקר חומרים ופני שטח, דניאל ריבלין, פולינה גויכברג, גילה צור ואילנה סבנאי. המדענים השתמשו בלוח של חומר אלסטי,שעליו שורטטה (באמצעות טכניקות צילומיות המשמשות להכנת מעגלים מודפסים), רשת של שנתות או נקודות שהמרחק ביניהן הוא מיקרון אחד (מיקרון הוא אלפית המילימטר, כלומר, הרבה פחות מגודלו של תא חי ממוצע). לאחר תהליך של פיתוח והטבעה עמד לרשותה מדענים לוח גמיש ומכויל שעליו ביצעו ניסויים בהיצמדות תאים.

 

כאשר תא נצמד למשטח המכויל, הוא יצר עיוותים ברשת השנתות. מדידת העיוותים האלה הוצלבה עם מידע על התכונות האלסטיות של המשטח, ועל בסיס מידע זה חושבו עוצמתם וכיווניהם של הכוחות שהתא הנצמד מפעיל באיזור המגע. כלי מחקר חדש ורב-עוצמה זה איפשר מעקב מדוקדק, בזמן אמיתי, אחר מקורות הכוחות הפועלים והמעורבים בתהליך המורכב של היצמדות התא למשטח. כך הצליחו המדענים לשרטט משולש של יחסי גומלין בין היצמדות התא, לבין כוחות מכניים חיצוניים (כמו אלה המופעלים על-ידי זרימת הדם) ולבין תהליכים פנימיים, כגון התכווצותו והתמתחותו של שלד התא, ומערכת העברת האותות אל תוך התא, המושפעת בין היתר מהכוחות הפועלים על אזורי המגע של התא עם המשטח.

 

ממצאים אלה נכללו במאמר שפירסמו החוקרים באחרונה בכתב העת המדעי Nature Cell Biology והוערכו באותו גיליון גם בסקירה ממוקדת ("News and Views") מאת דגלאס לאופנברגר ואלן וולס, שבה נאמר כי השילוב המקורי שהציעו מדעני המכון ליישום שיטות מחקר פיסיקליות וכימיות בעולמם של התאים החיים יפתח מגוון רחב של אפשרויות חדשות בחקר מדעי החיים.