המעיים שלנו מכילים כמות עצומה של חיידקים – גם כאלה השוהים בהם דרך קבע ועוזרים לעיכול, וגם כאלה הנכנסים אליהם עם האוכל והשתייה. שימור האיזון במערכת דינמית כל כך דורש תחזוקה מתמדת. בתהליך זה ממלאים תפקיד מרכזי תאים חיסוניים הקרויים מקרופאגים, משמע "אכלנים גדולים", העוזרים לנקות פסולת ולשמור על בריאות הרקמות. המקרופאגים נוצרים מתאים צעירים, מונוציטים, אשר מגיעים ממחזור הדם ומתיישבים ברירית של המעי.

 

 

 

מחקר שנעשה באחרונה במעבדתו של ד"ר רוני פז, מהמחלקה לנוירוביולוגיה, מספק לראשונה מענה לשאלה הזאת, ושופך אור על האופן בו מתבצעת האינטגרציה בין המידע הנוגע ל"אחר" לבין המידע על ה"עצמי". הממצאים גם פותחים נתיבי מחקר חדשים לבדיקת מקרים בהם עיבוד המידע החברתי-רגשי נכשל – כמו במקרה של אוטיזם.

 

צוות המחקר, אותו הוביל תלמיד המחקר אורי לבנה, ועמו נמנו ג'ניפר רסניק ויוסי שוחט, יצר מערך ניסוי ייחודי, שבו ניצבים שני קופים זה מול זה, ומקיימים ביניהם אינטראקציה טבעית וספונטנית – ללא כל התערבות מצד המדענים. בין הקופים חצץ מסך, שפתיחתו – למשך מספר שניות – עודדה תקשורת בין החיות: הקופים תיקשרו באופן לא מילולי, באמצעות הבעות פנים, כפי שהם נוהגים לעשות בטבע. המדענים הבחינו בשלוש הבעות פנים עיקריות: הבעה חיובית, המאופיינת בצקצוקי שפתיים ובכיווץ השרירים שסביבן, הבעה מאיימת, המאופיינת בעיקר בכיווץ הגבות ובתנועות עיניים מוגברות, והבעה נייטרלית, שנצפתה עם סגירת המסך, כאשר לא התקיימה כל אינטרקציה. במהלך הניסוי נמדדה הפעילות החשמלית של תאי עצב בודדים במוח.

 

המדענים בחרו להתמקד בשני אזורים במוח – האמיגדלה, ואיזור מסוים בקליפת המוח, שידוע כי הם מעורבים בעיבוד מידע רגשי ובתגובה לפרצופים שליליים וחיוביים. ואכן, הממצאים הראו, כי לא רק ששני האזורים האלה אחראים גם על פיענוח הבעות הפנים של העצמי,אלא שמדובר אף באותם תאי עצב. ההבחנה בין אותות חשמליים הקשורים לעיבוד המידע על הפרצוף העצמי לאלה המגיבים לפרצוף ה"אחר", התאפשרה בזכות מדידה מדויקת ביותר, ברזולוציה של עשרות מילי-שניות. עוד התברר, כי התגובה של תאי העצב להבעות הפנים של העצמי מתרחשת בטווח זמן ספציפי מאוד, כמעט במקביל ליצירתן. במילים אחרות, האמיגדלה יודעת על החיוך עוד לפני שהתרחש. האיתות העצבי נשלח אל האמיגדלה ישירות מתוך המוח בזמן יצירתהבעת הפנים, ומספק לה בעוד מועד את הרקע ואת ההקשר הנכונים לניתוח הפרצופים של האחר. הודות לחפיפה ההדוקה בין הרשתות במוח שמפענחות את פרצופי העצמי, לבין אלה שמפענחות את פרצופי האחר, יכולה האמיגדלה לקבל את כל הנתונים הרלבנטיים, וליצור במהירות תמונה מלאה ומדויקת של הסיטואציה החברתית. הממצאים התפרסמו בכתב-העת של האגודה האמריקאית הלאומית למדעים (PNAS).

 

הקשר הקרוב שגילו המדענים בין פיענוח הבעות הפנים של העצמי לבין אלה של האחר הוביל את המדענים לשאול את עצמם, האם אותם תאי עצב מעורבים גם בלמידה חברתית, כלומר, למידה באמצעות תצפית באחרים. הם מתכננים להשתמש במערך הניסוי שפיתחו,המעודד אינטרקציה טבעית בין חיות, כדי להבין טוב יותר למידה מסוג זה. לדוגמה, כאשר חיה לומדת באמצעות התניה קלאסית, האם החיה הצופה בה לומדת אותו דבר? האם קיימת רשת תאי עצב במוח אשר לומדת מתוך תצפית?

 

כיוון מחקר עתידי נוסף קשור בהפרעות נוירו-פסיכיאטריות המאופיינות בתקשורת חברתית לקויה, כמו אוטיזם. אוטיסטים מתקשים ביצירת סיטואציות רגשיות וחברתיות ובהבנתן, ומחקרים גילו אצלם פעילות לא תקינה של הרשת העצבית, אשר עמדה במרכז המחקר הנוכחי. פיענוח המנגנונים שמאפשרים ייצור וניתוח סיטואציות חברתיות ורגשיות עשוי לסייע בהבנת הגורמים לליקויים בהתפתחות ובפעילות של רשתות עצביות מסוג זה. עם זאת, כיום עדיין חסרים מודלים טובים להפרעות נוירופסיכיאטריות מורכבות. "מערך הניסוי הייחודי שפיתחנו במחקר זה יכול לשמש כבסיס ליצירת מודל טבעי לאוטיזם", אומר ד"ר פז. "הוא משלב התנהגות חברתית טבעית ורבגונית ייחודית לפרימאטים מצד אחד, עם רשתות עצביות מורכבות שהתפתחו בפרימאטים, מצד שני". 

 

 

 

כיצד יוצאים תאים לתרבות רעה, והופכים מיצורים מנומסים ומאולפים, שנשמעים לחוקים ומתחלקים רק כשיש צורך בכך, לתאים סרטניים המתרבים ללא שליטה? האם ההתנהגות הפרועה הזו היא תוצר של גנים פגומים, או שאולי משהו אחר דוחף אותם לכיוון הסרטני?

 

עד לאחרונה, הגורם היחיד שנחשב לממלא תפקיד בתסריט הזה היה הגנים. ואכן, מוטציות גנטיות, אשר מצטברות בדי-אן-אי של התא במהלך חלוקותיו לאורך חייו, הן גורם מרכזי בהתפתחות גידול סרטני. אבל מדענים הגיעו למסקנה,כי מוטציות אינן כל הסיפור: הן אינן יכולותלהסביר במלואו את המהלך שבו תא ממוצע ושומר חוק הופך לתא סרטני.

רעיון שהחל לצבור תאוצה בשנים האחרונות הוא, שבמקביל לשינויים הגנטיים מתחוללים בדי-אן-אי גם שינויים אפיגנטיים (מילולית: מעל הגנים), וכי הם ממלאים תפקיד חשוב ב"התנעת" התהליך הסרטני ובהתפתחותו. השינויים האפיגנטיים משפיעים "מבחוץ" על החומר הגנטי, ואינם כרוכים בשינויים ברצף הדי-אן-אי, אך הם מועברים בתורשה לדור הבא של תאים סרטניים. אחד המנגנונים האפיגנטיים החשובים הוא מתילציה של די-אן-אי: תרכובת כימית (הקרויה מתיל) נקשרת לגנים שונים, ו"מכבה" אותם. בתאים נורמליים מונעת מערכת זו מגנים להתבטא בזמנים ובמקומות לא נכונים.

 

מנגנון המתילציה נחקר לעומקו, תוך התמקדות בתפקידו בשלבים המוקדמים של החיים. הדעה המקובלת בקרב מדענים היא, שמרבית השינויים במתילציה של די-אן-אי מתרחשים לפני ההתפתחות העוברית ובמהלכה, ולאחר מכן "ננעלים" התאים וצאצאיהם בתבנית המתילציה שנוצרה. עם זאת, ידוע גם כי לתאים סרטניים תבניות מתילציה שונות מאלה של תאים בריאים. כיצד, אם כן, מתחוללים השינויים האלה? ד"ר עמוס תנאי, מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית ומהמחלקה לבקרה ביולוגית, ופרופ' ורדה רוטר, מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא, החליטו לחקור את המתילציה של גנים בתאים בריאים במהלך התבגרותם וחלוקתם, במטרה לגלות מידע חדש על שינויים שעשויים לגרום לסרטן.

 

שני המדענים וקבוצות המחקר שלהם שילבו שיטות וגישות מחקר ממספר תחומים מדעיים: ד"ר תנאי הוא ביולוג חישובי, שפיתח שיטות ממוחשבות ל"מיצוי" מידע בעל ערך מתוך כמויות עצומות של נתונים גנטיים. פרופ' רוטר היא ביולוגית, שפיתחה במעבדתה שיטות ניסיוניות ייחודיות לחקר הגנטיקה של תאים סרטניים. במחקר השתתפו גלעד לנדן, תלמיד מחקר משותף של פרופ' רוטר ושל ד"ר תנאי; ד"ר זהר מוכמל, נטע מנדלסון כהן ואמיר בר מקבוצתו של ד"ר תנאי, נעמי גולדפינגר וד"ר אלינה מולצ'דסקי מקבוצתה של פרופ' רוטר; וד"ר עינב נילי גל-ים, אונקולוגית בתוכנית "תלפיות" במרכז הרפואי על-שם שיבא. צוות המדענים יצר תרביות של תאים בריאים ו"נצחיים", שהמשיכו להתחלק גם בגיל מופלג – עד 300 חלוקות. הצוות פיתח שיטות שאיפשרו מעקב בזמן אמת אחר המתילציה של הגנום בתאים אלה במהלך התפתחותם,  וניתוח תבניות המתילציה.

 

ממצאי המחקר מאתגרים את הקביעה, שהמתילציה בתאים מתקבעת בשלב מוקדם, ונשמרת, פחות או יותר, במהלך חיי התא: במהלך הניסוי השתנו אתרי המתילציה בתאים שנבדקו. השינויים היו בעיקרם אקראיים, כך שתבניות המתילציה בתאים השונים – שהיו זהות בתחילת הניסוי – צברו שונות, שהלכה וגברה עם כל חלוקה נוספת של התאים. באופן כללי, מספר הגנים אליהם מחוברת קבוצת מתיל הלכה וגדלה עם הזמן. עם הגעתם לחלוקה ה-300, נראו בתאים תבניות מתילציה לא נורמליות, ורבים מהם היו על סף הפיכה לתאים סרטניים. ממצאים אלה התפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Genetics.

 

שינויים אפיגנטיים זוחלים עלולים לעודד את התאים לאמץ "סגנון חיים" סרטני, משום שעשויה להיות להם השפעה "מאבנת" על הגנום – כלומר, הם מונעים תיקונים שלו. "תא זקן, או תא שעבר מספר גדול מדי של חלוקות, עשוי להמשיך לשמור על מרבית תיפקודו, משום שגנים מסוימים, שנמצאים בפעילות שוטפת, יומיומית, מוגנים מפני מתילציה", אומר ד"ר תנאי. "מצד שני, תא כזה עשוי למצוא את עצמו חסר יכולת להגיב לסוגים שונים של נזקים לדי-אן-אי או של מוטציות שעלולות לגרום לסרטן, משום שגנים רבים אחרים – כמו, לדוגמה, כאלה המופעלים רק במקרה חירום – עלולים להיות מושתקים בעקבות שינויים אפיגנטיים אקראיים".

 

צוות המדענים חוקר בימים אלה את המשמעות של ממצאיהם בחולי סרטן. מצד אחד, הם מעוניינים לדעת יותר על תבניות המתילציה בתאים סרטניים שנלקחו מחולים אלה. מצד אחר, המדענים חושדים, כי השינויים האפיגנטיים עשויים גם לסייע לתאים לשמר את ההתנהגותם הרעה לאורך המדרון החלקלק של התהליך הסרטני. בין היתר, הם מבקשים לחקור כיצד עשויות תבניות מתילציה שונות להשפיע על תגובתם של תאים סרטניים לכימותרפיה.