"עץ המשפחה" של הסרטן

מדעני מכון ויצמן למדע פיתחו שיטה חדשה לשיחזור גנטי של שושלות יוחסין של תאים חיים, השתמשו בה למעקב אחר התפתחות סרטן, והראו כי התהליך הסרטני החל מתא בודד

היכולת לעקוב אחר שושלות יוחסין של תאים חיים עשויה לסייע בפתרון שאלות מדעיות ורפואיות, כגון האם מסוגלים תאי מוח להתחדש, והאם יכולות נשים בוגרות לייצר ביציות חדשות. בעבר נקבעו  רק "עצי משפחה" של אורגניזמים פשוטים הבנויים מכמה אלפי תאים בלבד. לכן, השיטה שפיתחו פרופ' אהוד שפירא ותלמידי המחקר דן פרומקין ואדם וסרשטרום, המאפשרת שיחזור "עצי משפחה" של אורגניזמים גדולים יותר, לרבות בני-אדם, עוררה עניין רב בקהילה המדעית והרפואית, והובילה לשיתוף הפעולה שהניב את המחקר המתפרסם כעת.

גוף האדם מכיל כ-100 טריליון תאים שכולם צאצאיו של תא בודד, הביצית המופרית (הזיגוטה). תאים שתהליך ההתפתחות שלהם מהביצית המופרית התבצע במספר קטן של חלוקות הם צאצאים קרובים יחסית (בדומה לענפים המייצגים ילדים ונכדים בעץ המשפחתי). לעומתם, קיימים בגוף האדם תאים שתהליך ההתפתחות שלהם כלל מאות ואפילו אלפי חלוקות (דורות רחוקים של תאים). היכולת לדעת את מספר החלוקות שנדרשו להתפתחותם של תאים מסוימים מהביצית המופרית ("עומק" התאים), עשויה לסייע בהבנת שאלות חשובות הנוגעות לתיפקוד הגוף גם במצב רגיל וגם בזמן מחלה. השיטה שפיתחו פרופ' שפירא ותלמידיו מאפשרת לקבוע את ה"עומק" באופן מדויק.

השיטה התיאורטית החדשה מבוססת על רעיון פשוט: מחקרים קודמים הראו שבכל פעם שתא מתחלק, נוצרות מוטציות בלתי מזיקות, כך ש"קרובי משפחה" של התא בדורות רחוקים צוברים מוטציות רבות ומתרחקים מרצף הדי-אן-אי המקורי של הביצית המופרית. בהסתמך על התופעה הזאת, פיתחו המדענים שיטה המבוססת על ניתוח מידע גנטי באמצעות הדמיה ממוחשבת. הם התמקדו בחקר איזורים מסוימים במטען הגנטי המכונים "מיקרו לוויינים", שידוע כי מתחוללות בהם מוטציות רבות, יחסית. מיקרו לוויינים אלה הם מקטעי די-אן-אי ש"ביטוי" גנטי מסוים, המורכב מכמה אותיות גנטיות (נוקליאוטידים), חוזר בהם שוב ושוב, פעמים רבות.

המוטציות המתחוללות בהם מופיעות כתוספות או קיצורים באורך הקטע. המדענים הצליחו להוכיח כי המוטציות הזעירות האלה מכילות מידע שדי בו כדי לחשב במדויק שושלות יוחסין גדולות מאוד ומורכבות.

לאחר שהפעילו את השיטה בהצלחה על כמה דורות של עכברים, החליטו פרופ' שפירא ותלמידיו לשחזר, לראשונה, את עץ המשפחה של תאי גידול סרטני. לשם כך שיתפו פעולה עם פרופ' גדעון רכבי מהמרכז הרפואי על-שם שיבא בתל-השומר, ועם מדענים נוספים. "מפתיע להיווכח כי לאחר כמה עשורים של מחקר מדעי, התהליך הבסיסי של גדילה והתפשטות תאים סרטניים, עדיין שנוי במחלוקת", אומר פרופ' שפירא. "מצד שני, מפני שהתחלת התהליך הסרטני וחלק גדול מהתפתחות הגידול מתחוללים לפני האבחון, היכולת לזהות את השלבים הראשונים של התהליך מחייבת שיטות רטרוספקטיביות, שרק מעטות מהן עמדו לרשות המדענים".

באמצעות שיחזור עץ משפחה של תאי גידול סרטני וניתוח המוטציות שהצטברו בתאים, יכולים המדענים לבחון את תהליכי ההתפתחות שהובילו למצב הנוכחי, ולגלות היבטים שונים בהיסטוריה ההתפתחותית שעשויים לשפוך אור חדש על התפתחות הסרטן. פרופ' שפירא: "אנחנו מתכוונים ליישם את השיטה בחקר שאלות מפתח בסרטן, כגון: מתי ואיפה מתחיל הגידול? מתי מתחילות להתפשט גרורות סרטניות? האם ניתן לחזות את חומרת הסרטן על-פי 'עומק' תאי הגידול? והאם טיפול כימותרפי פוגע בעוצמות שונות בתאים בעלי תכונות 'משפחתיות' שונות, כמו 'עומק' גדול יותר?"

הממצאים, המתוארים בכתבת השער של כתב-העת המדעי Cancer Research, מראים כי תאי סרטן מסוג לימפומה התחלקו בקצב כפול בהשוואה לתאי ריאה בריאים. השיטה החדשה איפשרה גם חישוב מדויק של גיל הגידול ואיפיון דפוס הגדילה שלו. בחינה נוספת אישרה את ההשערה הוותיקה שלפיה תהליך סרטני מתחיל מתא בודד.

המדענים סבורים כי חקר עצי משפחה של תאי סרטן עשוי לשפר את הבנת התהליכים הסרטניים, ובכך לקדם פיתוח של שיטות טיפול ותרופות חדשות.