גילוי לב

מערכת הלב וכלי הדם היא אחת ממערכות האיברים הראשונות אשר נוצרות בגוף. הסיבה לכך היא מפני שהעוּבָּר המתפתח זקוק לכלי דם לשם הסעת החמצן וחומרי ההזנה הדרושים לגדילתו. למעשה, העובדה שתהליך זה מתחיל כה מוקדם בהתפתחות העובר, תורמת לכך שהמדענים ניצבים עדיין בפני שאלות רבות שאין להן מענה בנוגע למקור הלב וכלי הדם הפרימיטיביים. אחת השאלות המרכזיות היא: כיצד נוצרים והיכן נמצאים תאי-האב, אותם תאים ראשונים המיועדים להיות חלק ממערכת הלב וכלי הדם?

ד"ר ליעד זמיר, תלמיד מחקר לשעבר במעבדתו של פרופ' אלדד צחור מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע, פיתח שיטה לדימות של תאי-האב המוקדמים ביותר של מערכת הלב – באמצעות סרטונים העוקבים בזמן אמת אחר תאים אלה לאורך התפתחות העובר. ד"ר זמיר חקר את התהליך בביצי עוף מופרות, שבהן נוצרת רשת מורכבת של כלי דם בתוך שק החלמון לצורך הזנת העובר. ממצאי המחקר פורסמו באחרונה בכתב-העת המדעי המקוון eLife.

תוך שיתוף פעולה עם מעבדתו של פרופ' ריצ'רד הארווי, ממכון המחקר על-שם ויקטור צ'אנג ואוניברסיטת ניו סאות' ויילס שבאוסטרליה, התמקדו צחור וזמיר בגן הנקרא Nkx2-5. גן זה מקודד גורם שיעתוק – חלבון רגולטורי המבקר את התבטאותם של מערכים שלמים של גנים אחרים; במקרה זה, הגנים המעורבים בהתפתחות הלב. "כאשר משתיקים את Nkx2-5 בעובר העכבר, התוצאה היא ליקויים חמורים בכלי הדם ובלב", אומר צחור. "אבל רק באחרונה הגן נקשר גם להתפתחות כלי דם. המחקר החדש גילה, כי בנוסף להכוונת התפתחות הלב, Nkx2-5 ממלא תפקיד מרכזי בהתפתחות הראשונית של כלי הדם המוקדמים, ובהיווצרות תאי הדם הראשונים. תפקיד זה אינו תלוי בתפקידיו בלב".

תוך התבוננות בראשית ההתבטאות של Nkx2-5 בעוברי תרנגולות, ובהמשך בעכברים, גילה צוות המחקר את קיומם של תאי אב שנקראים המנגיובלסטים (hemangioblasts). תאים אלה הם המקור של הדם ושל תאי האב הווסקולריים, התאים שמהם יתפתחו כלי הדם. תאים ייחודיים אלה נוצרים מן המזודרם, שכבת התאים האמצעית שמופיעה בעובר המתפתח בשלב הגסטרולציה. בעבר התווכחו מדענים בלהט בקשר לעצם קיומם של המנגיובלסטים, ואם הם קיימים, לגבי תפקידם האפשרי.

התפתחות הלב בהילוך מהיר. התאים המוקדמים (בירוק ובאדום) נודדים לעבר קו האמצע בעובר תרנגולת – שם הם חוברים כדי לייצר את הלב העוברי

בסרטונים יכלו החוקרים לראות את ההמנגיובלסטים נעים בעובר ומייצרים "איי דם". הם הופתעו לראות כי חלק מההמנגיובלסטים נעו אל הלב, שם יצרו מושבות תאי גזע של דם. ממצא זה סייע להבין מחקרים אחרים, שבהם נמצא כי בלב המוקדם יש תאים אשר מסייעים בייצור תאי דם. החוקרים זיהו תאי Nkx2-5 מיוחדים כאלה בלב וגם באבי העורקים – אחד מכלי הדם העיקריים בעובר – שאך זה נוצר, שם נראה כי הם מייצרים תאי דם חדשים. מאוחר יותר במהלך ההתפתחות נעים תאים מיוחדים אלה אל הכבד, שם הם מהווים את המקור להיווצרות תאי גזע של דם בעובר.

כדי לבדוק את התוצאות שהתקבלו בעוברי תרנגולות, השתמשו החוקרים בשיטות גנטיות לסימון תאים בעוברי עכבר. הם הראו, כי אוכלוסייה של המנגיובלסטים שמבטאים את Nkx2-5 מופיעה בשק החלמון בעכברים. ממצא זה מעיד על כך, שמקור התאים אשר מבטאים את Nkx2-5 ויוצרים את מערכת הדם השתמר לאורך האבולוציה.

"20 שנה לאחר גילוי אחד הגנים העיקריים בהתפתחות הלב הצלחנו לספר סיפור חדש על פעילותו", אומר צחור. "הראינו כי הוא פועל במשך זמן קצר בשלב מוקדם מאוד בהתפתחות כלי דם ותאי האב שמייצרים דם – טרם פעילותו העיקרית בתאי הלב. הצגנו ראיות מוצקות לקיומם של תאים מוקדמים אלה, ולתרומתם להתפתחות הלב וכלי הדם".

חשיפת המקורות הקדומים של לפחות חלק מהתאים אשר יוצרים את תאי הגזע של הדם בעובר, עשויה לסייע בחקר מחלות המשפיעות על מערכת הלב וכלי הדם.

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדובר - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il