טרם ביצעת אימות לכתובת הדוא"ל שלך. לאימות כתובת הדואל שלך  לחצו כאן

רשימת קריאה

רשימת הקריאה מאפשרת לך לשמור כתבות ולקרוא אותן במועד מאוחר יותר באתר,במובייל או באפליקציה.

לחיצה על כפתור "שמור", בתחילת הכתבה תוסיף את הכתבה לרשימת הקריאה שלך.
לחיצה על "הסר" תסיר את הכתבה מרשימת הקריאה.

המדענים שממפים את שושלות היוחסין של התאים

חוקרים ממכון ויצמן פיתחו שיטה חדשנית למיפוי יחסי הקרבה בין תאים, בכלי מחקרי השופך אור על חקר הסרטן והפוריות

תגובות

אחת מהתרומות הרבות של מהפכת ריצוף הגנום היתה היכולת של מדענים ליצור אילן יוחסין של החיים: מיפוי של מידת הקרבה הגנטית בין המינים השונים. מדענים משתמשים כיום בשיטה דומה למדי גם לבדיקת הקרבה הגנטית בין אוכלוסיות שונות בעולם באופן השופך אור גם על ההגירה האנושית הקדומה מאפריקה אל העולם הישן.

בעשור האחרון יישמה קבוצת מדענים במכון ויצמן למדע את הרעיון הבסיסי שמאחורי מיפוי עץ המינים בשיטת מחקר פורצת דרך: במקום למפות את אילן יוחסין של המינים השונים, החוקרים משתמשים בכלי המחקר שפיתחו כדי למפות את שושלת היוחסין של תאים. כלי המחקר למעשה ממפה את מידת הקרבה בין תאים שונים: אילו תאים נוצרו מאותו תא אב, אילו תאים הם "בני דודים", אילו הם ניני נינים של תאים אחרים, ואילו תאים, שלכאורה דומים זה לזה, דווקא התפתחו ממקורות שונים בתכלית.

שאלת הדינמיקה והמבנה של תהליך חלוקת התאים והתמיינותם בגוף היא מרכזית לביולוגיה, כך שלכלי המחקר הזה ישנם יישומים בתחומי מחקר רבים.

print-image-1.1649533-1
אליהו הרשקוביץ

עשו לנו לייק וקבלו את מיטב כתבות "הארץ" ישירות לפייסבוק שלכם

מאמר שמתפרסם היום (שישי) בכתב העת PLoS Genetics מנצל את שיטת המחקר הזאת כדי להתמודד עם הפרדיגמה השלטת מאז ומתמיד בחקר הפוריות, לפיה נשים נולדות עם מלאי ביציות קבוע שאינו גדל במהלך החיים. רק בשנים האחרונות נעשו כמה ניסיונות לערער על הנחת היסוד הזאת. אם יישאו פרי, ההשלכות של המאמצים הללו על הבנת הפוריות הן דרמטיות: אם ביציות ממשיכות להיווצר לאורך החיים, אולי ניתן להשפיע על המנגנונים הרלוונטיים כדי להגביר ולהאריך את תקופת הפוריות. בינתיים מרבית המחקרים לא עמדו בפרץ הביקורת של מדענים בתחום.

המחקר שמתפרסם היום משיב את עמדת המיעוט לדיון. עורכי המחקר, המדענים ד"ר צחי רייזל, ד"ר שלו איצקוביץ וד"ר רבקה אדר, בהובלת פרופ' נאוה דקל ופרופ' אהוד שפירא ממכון ויצמן למדע, גילו שביציות בעכברות בוגרות הן תוצרים של חלוקות תאים רבות יותר בהשוואה לביציות בעכברות צעירות. אחת הפרשנויות לכך עשויה להיות שמלאי הביציות אכן מתחדש במהלך חיי עכברות - כמו גם בשאר היונקים.

print-image-1.1649534-2
ניר כפרי

מחקר נוסף עוד יידרש כדי לקבוע אם פרשנות זאת נכונה, אך לדברי פרופ' רות שלגי, מומחית לפוריות מהפקולטה לרפואה באוניברסיטת תל אביב, “זו פעם ראשונה שיש איזושהי גישה אחרת לגמרי לנושא הזה, שיטה ששונה מכל השיטות שנוסו עד היום. זו הגדולה של העבודה", היא אומרת, בהתייחסה לשיטת מיפוי שושלת תאי הביציות; "הכלים החדשניים של העבודה מעלים מחדש את שאלת היווצרות הביציות שמחקרים אחרים פסלו".

כמו במחקר הנוכחי, כלי המחקר שפותח במכון ויצמן עשוי לענות על סוגיה שנויה במחלוקת בתחום הסוכרת: האם התאים היוצרים אינסולין ממשיכים להיווצר במשך החיים הבוגרים? בתחום הסרטן, כך מקווים החוקרים, יצירת שושלות תאים תאפשר למפות את דינמיקת ההתפתחות של גידולים ולפתח שיטות יעילות יותר לחיסולם.

החוקרים שפיתחו את כלי המחקר רואים בו פוטנציאל מחקרי רב בתחומים רבים אחרים ברפואה ובביולוגיה. "יש לזה פוטנציאל מדהים", אומר דני פרומקין, מי שהגה את הרעיון המקורי לשיטת המחקר לפני עשור, בעודו מסטרנט בן 29 במכון ויצמן. לדבריו, לשיטת המחקר פוטנציאל רב בכל הנוגע לחקר התפתחות תאי גזע ברקמות שונות בגוף. "אתה לא תאמין כמה דברים בסיסיים ביותר לא ידועים בכלל בתחום", הוא אומר. "כמה תאי גזע יש בעור? כמה תאי גזע יש בדם, במח העצם? האם שריר מתחלק במשך החיים או לא? כמה חלוקות תאים יש בכבד?". לדבריו, חקר שושלות תאים מעשיר את אפשרויות המחקר בנוגע לכל השאלות האלה.

אדם
ניר כפרי

כאשר פרומקין, כיום מנהל חברת סטארט-אפ בתחום הביוטכנולוגיה, היה סטודנט במכון ויצמן, השיטות הקיימות ליצירת שושלת יוחסין של תאים היו גסות למדי; העדר רזולוציה הגביל באופן משמעותי את הפוטנציאל שלהן ככלי מחקר.

פרומקין שיתף את עמיתיו ברעיון להשתמש במוטציות לסימון אילנות יוחסין של תאים, אך בתחילה לא הרבה יצא מזה, והוא המשיך להשקיע את מרצו בעבודתו במסגרת המאסטר. בתום התואר השני פנה אליו ידידו ועמיתו, אדם וסרשטרום, שהציע ששניהם יפתחו את הרעיון במסגרת דוקטורט. השניים פנו לכמה חוקרים בכירים במכון, אבל אף אחד מהם לא התלהב מספיק מהרעיון כדי לפרוש עליו את חסותו, עד שהגיעו לפרופ' אהוד שפירא מהמחלקה למדעי המחשב ולמתמטיקה שימושית. הוא התרשם מאוד.

אהוד שפירא
אמיל סלמן

במהרה שניהם החלו לפתח את כלי המחקר בהנחייתו. פרופ' אבי לוי מהמחלקה למדעי הצמח, מנחהו הקודם של פרומקין, גם לקח חלק בפיתוח הטכנולוגיה; הוא תרם באופן משמעותי להפיכת הרעיון ליישומי. יחד עם תרומות נוספות של פרופ' אוריאל פייגה ותלמיד המחקר שי קפלן, המאמר הראשון המציג את הפיתוח התפרסם ב-2005.

השיטה למיפוי שושלת התאים מבוססת על עובדה שמרבית הסטודנטים לביולוגיה אינם נחשפים אליה בלימודיהם. הם לומדים שבגרעיני כל אחד מהתאים בגוף שוכן גנום זהה לחלוטין. "תפתח ספר ביולוגיה וזה מה שכתוב", אומר פרופ' שפירא. למעשה, בתהליך שכפול הגנום בעת חלוקת התאים נוצרות טעויות אקראיות כך שלכל תא ותא ישנן כמה מוטציות המבדילות אותם מתאים אחרים. המשמעות היא שלכל תא יש חותמת גנטית ייחודית.

החותמת הזאת אינה רק מבדילה בין התאים, אלא גם מאפשרת לשחזר את מידת הקרבה ביניהם. הסיבה לכך היא שלכל תא יש שני מקורות למוטציות בגנום: המוטציות שתא ירש מתא האב שלו, והמוטציות החדשות שהוא קיבל בעת תהליך היווצרותו. ככל שחלוקת התאים נמשכת זמן רב יותר ומתווספות יותר ויותר מוטציות, הגנומים של התאים החדשים דומים פחות ופחות לגנום של התא המקורי, אבי השושלת. כך ניתן להבדיל בין "נכדים" ל"נינים" ול"ניני נינים" של אבי השושלת: ככל ששני תאים קרובים זה לזה יותר מבחינה גנטית, הם קרובים יותר זה לזה באילן היוחסין.

עד היום נערך אילן יוחסין שלם של יצור חי אחד בלבד: תולעת C. elegans, המורכבת כולה רק מ-1,000 תאים. ריצוף גנטי של מאה טריליון תאים אנושיים לא בא בחשבון, כמובן. כשחוקרים רוצים לעקוב אחר אופן ההתפתחות של תאים בגידול סרטני, למשל, או ברקמת תאים כזו או אחרת, הם דוגמים מספר תאים מנקודות שונות ברקמה. לאחר מכן הם מרצפים מקטעים מיוחדים בגנום של כל אחד מהתאים, שידועים כמקטעים עם סיכוי גבוה יותר להתפתחות מוטציות; באופן זה נמנע הצורך לרצף את את כל הגנום. החוקרים מזינים את החותמות הגנטיות לאלגוריתמים שפיתחו למטרה זו, ואלה מעבדים את המידע הגנטי הגולמי לכדי עץ המתאר את שושלת היוחסין של התאים.

הקבוצה במכון ויצמן היתה הראשונה בעולם לפתח את הטכנולוגיה הזאת באופן שמאפשר את יישומה על כלל התאים בגוף. פרופ' שפירא מספר כי חודשים ספורים לאחר מכן פרסמה קבוצה אחרת רעיון דומה. מאז אימצו את כלי המחחקר קבוצות נוספות.
ב-2008 פרסם פרומקין מאמר בכתב העת Cancer Research שאישש את ההנחה שסרטן מתפתח מתא אחד, תוך שימוש בטכנולוגיה לתיאור שושלת היוחסין של התאים. המחקר שהתפרסם היום נעזר באופן ישיר במחקר של אדם וסרשטרום, שפיתח שיטה המאפשרת זהות את ה"מרחק" בין תא נתון מהזיגוטה שממנו נוצר – כלומר מספר חלוקות התא מאז הזיגוטה (התא הראשון בהיווצרות אורגניזמים).

כיום שני החוקרים הצעירים כבר מעורבים בעולם הביוטכנולוגיה. פרופ' שפירא, מצדו, מספר על מחקר מבטיח שעליו עובדת הקבוצה שלו במכון, שעושה שימוש בחקר שושלות תאים כדי לשפוך אור על אחת הבעיות המרכזיות בחקר הסרטן: הופעתם הנשנית של גידולים סרטניים לאחר סיום טיפול כימותרפי. כיום לא ברור אם נדרשת עוד כימותרפיה לחיסול הגידול החדש. לדבריו, חקר שושלות התאים עשוי לתת לכך תשובה.
 



תגובות

דלג על התגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר הארץ

סדר את התגובות