הסיפור שמספרות התמונות

מדעני המכון הפעילו טכנולוגיות דימות מתקדמות, ובאמצעותן הצליחו לגלות שחלבוני ההידבקות, המצויים בקרום תא השריר, מקרבים את התא לעבר סיב השריר עמו הוא מתאחה. שלב היצמדות התאים חיוני לתהליך האיחוי, וליצירת הסיב.

הסיבים הארוכים והדקים שמהם בנויים שרירי הגוף נוצרים בתהליך ייחודי של איחוי תאי שריר (מיובלסטים) רבים, אשר יוצרים יחד תא גדול ויחיד, בעל מספר רב של גרעינים. ד"ר איל שכטר, מדען סגל בכיר בקבוצתו של פרופ' בני שילה מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית, ביקש להבין את התהליך הזה לעומקו. הוא הפעיל, יחד עם שותפיו למחקר, טכנולוגיות דימות מתקדמות, אשר איפשרו לקבל מידע חדש ומפורט יותר מכפי שהיה בעבר, ואשר תואר באחרונה במאמר שפורסם בכתב-העת המדעי The Journal of Cell Biology. ממצאיהם של ד"ר שכטר ושותפיו חושפים את התהליך המתרחש מהרגע שבו חלבוני ההידבקות, הנמצאים על קירותיו החיצוניים של התא, יוצרים את המגע הראשון עם תא דומה, דרך היצמדות התאים ויצירת נקבוביות בקרומיהם, המתרחבות ומתמזגות, ועד לאיחוי המלא והסופי.

ד"ר שכטר ופרופ' שילה, יחד עם תלמיד המחקר נגאראג'ו דהנייסי, החבר בקבוצתו של פרופ' שילה במכון ויצמן למדע, וכן במעבדתו של פרופ' ק. ויג'יירגאבאן במרכז הלאומי למדעי הביולוגיה, בבנגלור, הודו, חקרו את התהליך בזבוב הפירות "תסיסנית המחקר" (דרוזופילה), אורגניזם מודל שמאפשר שימוש בכלים גנטיים מתקדמים. הם עקבו אחר התפתחותם של שרירי התעופה של הזבוב במהלך המטמורפוזה המתחוללת בזחל בדרכו להפוך לגולם, ולאחר מכן לזבוב בוגר. תהליך ההתפתחות של שרירים אלה, שהם הגדולים ביותר בגופו של הזבוב, דומה מאוד לתהליך המתרחש בשרירי השלד בגוף האדם. עד לאחרונה נתקלו מדענים בקשיים רבים כאשר ניסו לעקוב אחר התהליך בשלבי המטמורפוזה, ולכן התמקדו במחקרים על התפתחות השרירים בעוברים של זבובי הפירות. כעת השכילו ד"ר שכטר ושותפיו לפתח שיטות גנטיות שאיפשרו את חקר היווצרות שרירי הזבוב הבוגר, ולהשתמש בהן.

לד"ר שכטר, המומחה במיגוון שיטות מיקרוסקופיה, יש ניסיון של שנים בחקר זבובי הפירות. לאחר שהשלים את תוארו השלישי בקבוצתו של פרופ' שילה, ביצע מחקר בתר-דוקטוריאלי במעבדה של פרופ' אריק וישהאוס באוניברסיטת פרינסטון, ארצות-הברית, שלימים זכה על מחקריו בפרס נובל ברפואה או פיסיולוגיה. בשנת 2002 הצטרף ד"ר שכטר לקבוצת המחקר של פרופ' שילה, בה הוא חבר עד היום.

כדי לחזות במבנה התאי של תאי השריר ברמה המולקולרית, השתמשו המדענים במיקרוסקופ אלקטרונים. כך הצליחו לצלם את התאים בשלבים השונים של התהליך, ומזוויות שונות, ברמות רזולוציה גבוהות ביותר. המדענים אף פיתחו שיטות חדשות לשימור הדגימות שנלקחו מהתאים, ובזכות שיטות אלה הצליחו לחשוף פרטים קטנים של פעילות קרום התא, לרבות מבט תלת-ממדי של רקמות שרירי התעופה. מחקרים אלה בוצעו בשיתוף פעולה עם היחידה למיקרוסקופיה אלקטרונית, בה פועלים מדעני סגל נוספים.

הסיפור שמספרות התמונות חושף תפקיד חדש של חלבוני ההידבקות המצויים בקרום התא. חלבונים אלה עוזרים לתא להיצמד לסביבתו או לחבור לתאים אחרים, וברבים מהמקרים הם משפרים את התקשורת של התא עם סביבתו. בתאי השריר מקרבים חלבונים אלה את התא לעברו של סיב השריר שעמו הוא אמור להתאחות. כאשר "כיבו" המדענים את הגנים השולטים בהיצמדות התאים, השתבש תהליך ההיווצרות של סיב השריר, דבר שאישש את הממצאים. מהם עלה, כי שלב ההיצמדות של התאים חיוני לתהליך האיחוי, ולעצם יצירת הסיב מִתָּאים רבים. ניתוח התמונות שצולמו באמצעות מיקרוסקופ האלקטרונים לימד, כי לאחר ההיצמדות משתטחים התאים כנגד קרום הסיב, ובהמשך התהליך נוצרות מספר נקודות מגע בין קרום התא לקרום הסיב, ומהן נוצרות נקבוביות קטנות ומשותפות, שתתרחבנה עד שיתרחש האיחוי המלא בין התא לבין הסיב, כך שהתא יהפוך להיות חלק מהסיב. המחקר הגנטי הראה, ששלבים מאוחרים אלה בתהליך האיחוי מתוּוכים על-ידי שלד התא, המבוסס על החלבון אקטין.

"מחקר זה", אומר ד"ר שכטר, "איפשר מבט חדש ומפורט על התפתחות רקמת השריר, ובכך הוא מסייע בהשגת הבנה טובה יותר לגבי תהליך התפתחות שרירי השלד, והמנגנונים המולקולריים הנמצאים בבסיס מנגנון התיקון של סיבי שריר פגומים". המדענים מקווים שהבנות חדשות אלה יסייעו, בעתיד, לפיתוח דרכים חדשות לטיפול בפגמים ובמחלות שרירים שונות בבני-אדם.