בחזרה לעתיד

 

"תהליך התיכנות מחדש הוא למעשה קופסה שחורה", אומר ד"ר יעקוב חנא מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון. "אנחנו מחדירים לתאים ארבעה גנים, מחכים שבועיים, ובמקרה הטוב מקבלים תאי גזע. עדיין איננו יודעים מה בדיוק קורה בתוך התא". מחקר של ד"ר חנא, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת Nature, מאיר מעט את הקופסה השחורה. המחקר חושף את תפקידו של אנזים-מפתח, אשר מאפשר את הפעלת "התוכנית הגנטית" שיוצרת את תאי הגזע המושרים (iPSC).

ההבדל בין תאים בוגרים וממוינים לבין תאי גזע מבוסס על העיקרון האחראי לשונות בין כל תאי הגוף: למרות שהם מכילים בדיוק אותם גנים, התאים נבדלים זה מזה במידה, באופן ובתזמון בהם גנים אלה מתבטאים – כלומר, הופכים לחלבון. ההבדלים בביטוי נובעים מהאופן בו ארוז החומר הגנטי: בכל אחד מהתאים, בהתאם לסוגו לתיפקוד שלו, גנים מסוימים חשופים – ולכן יכולים להתבטא, ואילו גנים אחרים ארוזים היטב, ולא נעשה בהם שימוש. במהלך התיכנות מחדש נעשה שינוי כולל באריזת החומר הגנטי: גנים מסוימים נארזים ומשתתקים, וגנים אחרים נחשפים.

כדי לגלות כיצד מתחוללים שינויי האריזה יצר צוות המדענים, שכלל את עמיתת המחקר ד"ר נועה נוברשטרן, החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר עבד אלפתח מנסור, ואוהד גפני, אשר מבצע פרויקט מחקר במעבדה, מוטציות אקראיות בתאים, והחדיר לתוכם את ארבעת הגנים האחראים לתיכנות מחדש. לאחר מכן נבדקו התאים שבהם לא צלח התהליך, במטרה לזהות את המוטציה שאחראית לכישלון. כך הצליחו לגלות אנזים שפעילותו חיונית לאריזה מחדש של החומר הגנטי. האנזים, הקרוי Utx, מופעל על-ידי ארבעת הגנים המוחדרים לתא, ועובד במשותף איתם. ביחד, הם פותחים את מולקולות הדי-אן-אי, חושפים את מאות הגנים של התוכנית העוברית התאית, ומאפשרים ביטוי שלהם – וזאת למרות שבתא הבוגר הנורמלי ארוזים הגנים האלה ומושתקים בחוזקה.

ברור כי האנזים Utx נוצר לא רק כדי שיום אחד יוכלו מדענים לייצר תאי גזע מושרים. כדי לגלות את תפקידו הטבעי, יצרו המדענים עכברים מהונדסים, שאינם מייצרים את האנזים. להפתעתם, עכברים אלה היו עקרים. בהמשך התגלתה הסיבה לעקרות: מתברר, כי האנזים Utx חיוני ליצירת תאי המין, כלומר תאי זרע או תאי ביצית, בעובר המתפתח. לדברי ד"ר חנא, ממצא זה אינו מפתיע מאוד, שכן גם במקרה זה מדובר במעין מסע התפתחותי לעבר: "בשלב מסוים של ההתפתחות, תאים עובריים מסוימים, שכבר עברו מספר ימים של התמיינות, צריכים 'לסגת' מההתפתחות שלהם, ולהפוך לתאי גזע – תאי מין. התוכנית הגנטית של תאי המין האלה דומה מאוד לזו של תאי הגזע המושרים, ובשני המקרים האנזים Utx הוא שסולל את הדרך לנסיגה ההתפתחותית הזו". עקב סיבה זו, ממצאי המחקר עשויים להיות רלבנטיים גם להבנת בעיות פוריות ולטיפול בהן.

מחקר מפורט של תהליך התיכנות מחדש, תוך זיהוי נקודות המפתח, ומקומות מועדים לשיבושים, יאפשר לשפר את שיעורי ההצלחה, ולייצר תאי גזע טובים יותר – וכך יקדם את השימוש בתאי גזע מושרים במיגוון מטרות רפואיות ומחקריות. בנוסף, הוא יפתח צוהר להבנת תהליכי התפתחות מוקדמים. ד"ר חנא: "במחקר הזה הצלחנו לאתר צומת התפתחותי חשוב וספציפי, אחד מני רבים, בו נוצרים תאי המין. השינויים בעובר, בעיקר בשלבים המוקדמים של ההתפתחות, הם מהירים ודרמטיים, וקשה מאוד לחקור אותם, כי חלון ההזדמנויות הוא קצר מאוד. אנחנו שואפים לפצח את החלונות האלה בזה אחר זה".