תאים שמנסים לגעת

 

התקשורת מהווה מרכיב חשוב בחייהם של יצורים חיים, מהמורכבים שבהם דוגמת בני אדם ועד לפשוטים ביותר, ובכללם התאים הבונים את רקמות הגוף. בני אדם מדברים, כותבים ומשגרים פקסים זה לזה. תאים מתקשרים זה עם זה באמצעות שיגור מסרים כימיים או חשמליים המגיעים לטווח ארוך, וגם באמצעות מגע "גופני" ישיר או עקיף ביניהם. כאשר אנשים לא מצליחים לקיים ביניהם תקשורת תקינה, מערכת היחסים צפויה למשבר (לדוגמה, משבר מגדל בבל ומשברים בחיי הנישואים). כאשר משבר תקשורת כזה מתחולל בעולמם של התאים, עלול הדבר לשבש את התפקוד התקין של התאים, דבר שעלול להתבטא, בין היתר, בהתפתחות מחלה סרטנית. ביולוגים, כימאים ופיסיקאים במכון ויצמן למדע משתתפים במאמץ רב-תחומי להבנת תהליכי התקשורת הבין-תאית. הם מקווים ללמוד כיצד תאים מכירים זה את זה, מהם השינויים החלים בתא בעקבות המגע עם משטחים חיצוניים, מדוע מתחוללים לעתים נתקים בתקשורת, וכיצד אפשר למנוע אותם.

 

"אמור לי מיהם שכניו של התא ואומר לך כיצד התא נראה ומתנהג", אומר פרופ' בנימין גיגר, ראש המחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון. פרופ' גיגר, יחד עם פרופ' ליאה אדדי, ראש המחלקה לביולוגיה מבנית במכון, פרופ' צבי קם וד"ראלכסנדר ברשדסקי מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא, ד"ר מיכאל אלבאום מהמחלקה לחקר חומרים ופני שטח, ועמיתיהם, חוקרים היבטים שונים של תהליכי ההיצמדות של תאים לתאים אחרים, וכן היצמדות של תאים למשטחים שונים. הם מקווים ללמוד על "נוהלי" התקשורת שבין התאים, המהווים מרכיב חשוב בתהליך קבלת ההחלטות שלהם אם להיצמד או לא להיצמד זה לזה או למשטח כלשהו. פרופ' גיגר: "תאים המרכיבים את רקמותיהם של יצורים חיים יכולים להיראות כחברים בחברה. לכל אחד מהם יש תפקידים ייחודיים, הם תלויים זה בזה ומנהלים תקשורת מתמדת ביניהם.

 

"מכיוון שאנו יודעים מעט כל כך על תהליכי ההיצמדות, החלטנו לנסות ולבחון תחילה את השלבים הראשוניים בתהליך היצמדותו של תא למשטחים מוכרים ומוגדרים". כאן נוצר הקשר בין פרופ' גיגר לפרופ' ליאה אדדי שחקרה, בין היתר, את הקשר שבין גבישים בעלי מבנה אחיד ומוגדר לבין חלבונים שונים. שילוב הכוחות בין גיגר, הביולוג של התא, לאדדי, הכימאית, הוביל לגילוי שהיצמדות התא היא תהליך רב-שלבי התלוי לא רק בהרכב הכימי של הגביש, אלא גם בארגון המרחבי של המולקולות המרכיבות את פני השטח שלו. גיגר ואדדי גילו שהתאים בררניים למדי ושהם אינם נוהגים להיצמד בקלות ל"כל אחד". לדוגמה, תא שנצמד לשטח הפנים של גביש מסוים יכול שלא להיצמד לשטח הפנים של גביש אחר שהרכבו הכימי זהה לזה של הגביש הראשון, אך המולקולות המרכיבות אותו בנויות כמעין תמונת ראי של המולקולות המרכיבות את הגביש האחר, בדומה לדמיון ולשוני שבין כף יד ימין לכף יד שמאל. בניסויים המזכירים את הניסוי שביצע לואי פאסטר לפני כ150- שנה, הדגימו אדדי, גיגר ותלמידיהם את מורכבות תהליך ההיצמדות על שלביו השונים, ולמדו את כללי היסוד שלפיהם התא "מכיר" את המשטח שאליו הוא עתיד להיצמד, ואת ההשלכות ארוכות הטווח של תהליכי ההיצמדות השונים על מבנה התא ועל תוחלת חייו.

 

שותף נוסף במוקד הבין-תחומי לחקר היצמדות התאים הוא פרופ' צבי קם, שפיתח גישות חדשות למיקרוסקופיה דיגיטלית בעלת כושר הפרדה (רזולוציה) גבוה, המאפשר מעקב כמותי אחר מולקולות שונות בתאים חיים, לרבות מיקומן, קצב וכיוון תנועתן. באמצעות המיקרוסקופ ה"רב- ממדי" המתקדם הצליחו קם ועמיתיו לשחזר את המבנה המולקולרי שלמרכיבים תאיים שונים, ובמיוחד של אתרי המגע בתאים, והבהירו את תפקידיהן של המולקולות השונות המשתתפות בתהליכי ההיצמדות של תאים ובתהליכי תקשורת אחרים שהם מקיימים ביניהם.

 

כדי לחקור את ההיבטים האלה של היצמדות התאים, חבר הפיסיקאי ד"ר מיכאל אלבאום לביולוג ד"ר אלכסנדר ברשדסקי. השניים משתמשים ב"מצבטי לייזר" מיקרוסקופיים במטרה לחקור את הכוחות הדרושים לניתוק הקשר בין התא למשטח שאליו הוא צמוד. הם גם הדגימו כיצד שינויים בהרכב המשטח או בארגון המרכיבים השונים בשלד התאי מקטינים או מגדילים את עוצמת האחיזה בין התא למשטח.

 

פרופ' גיגר: "תאים המתרבים בגופו של אדם בריא חדלים, בדרך כלל, להתרבות כאשר הם מגיעים לרמה מסוימת של צפיפות. כיצד הם 'יודעים' שעליהם לחדול מלהתרבות? ככל שהצפיפות מתגברת, התאים נפגשים יותר ונצמדים יותר אלה לאלה. במחקרים שביצענו בתחום זה בשנים האחרונות הראינו, כי מגעים בין-תאיים אלה יוצרים אותות המורים לתאים לחדול מלהתרבות. כיום אנו מנסים להבין את המנגנון המולקולרי של מערכת התקשורת הזאת. תקלות במנגנון הזה, ובמנגנון בקרת ריבוי התאים, עלולות לגרום להתפתחותם של גידולים סרטניים".

 

צוות המחקר הרב-תחומי מתמקד גם בניסיונות להבין את הקשר בין שינויים בעוצמת האחיזה של התאים הצמודים זה לזה, לבין התהליך המסוכן והקטלני ביותר של מחלה סרטנית, השלב שבו תאים סרטניים עוזבים את הגידול הראשוני, מתנחלים באזורי גוף מרוחקים ויוצרים בהם גרורות סרטניות חדשות. מתברר, ששינויים ביכולתם של התאים להיצמד זה לזה ממלא גם תפקיד מרכזי גם בתהליך הזה. המאמץ המשותף של ביולוגים, כימאים ופיסיקאים, והשגת הבנה מעמיקה של תהליכי היצמדות התאים, עשויים לשפוך אור חדש על תהליכי חיים בסיסיים, ואולי אף להוביל לפיתוח יישומים רפואיים מתקדמים לבלימת תהליכים סרטניים.