חוזרים למקורות

הפודקאסט - מסע הקסם המדעי

:הקליקו לקבלת תמליל מלא של הפודקאסט - כקובץ פי-די-אף https://bit.ly/2F7Dwb6 מדעני מכון ויצמן למדע הצליחו לייצר תאי גזע מושרים בכמות גדולה ובזמן קצר מהו הגורם המרכזי שמנע עד כה את השימוש בתאי גזע "מתוכנתים מחדש" במחקר וברפואה? לפני יותר מעשור התרחשה פריצת הדרך בתחום כאשר התגלה כי החדרה של ארבעה גנים לתאים בוגרים מחזירה אותם למצב דמוי תא גזע עוברי אשר יכול להתמיין לכל סוגי התאים. עם זאת, ההבטחה הגלומה בתאים מסוג זה, הקרויים "תאי גזע רב-תכליתיים מושרים", לריפוי מחלות ולגידול איברים להשתלות, עדיין רחוקה מלהתממש, שכן תהליך התכנות-מחדש נתקל בשני קשיים מרכזיים: הוא נמשך זמן ארוך למדי – כארבעה שבועות, ובסופו רק חלק קטן מאוד מהתאים – כ-1% מהתאים בעכברים ושבריר מכך בבני אדם – אכן הופכים לתאי גזע. כפי שדווח בשני מאמרים חדשים שפורסמו באחרונה בכתב העת לתאי גזע, מדעני מכון ויצמן למדע זיהו והסירו מכשול שבלם את התהליך, והצליחו לתכנת-מחדש תאים במספרים חסרי תקדים ובזמן שיא. ד"ר יעקוב חנא וצוות המחקר שלו במחלקה לגנטיקה מולקולרית גילו לפני כחמש שנים מולקולה אשר מהווה מעין "בֶּלֶם" בפני תכנות מחדש. מולקולה זו, אם-בי-די-3, מקנה לתאים הגנה מפני חזרה אחורה למצב התפתחותי מוקדם יותר. הסרתה בשיטות של הנדסה גנטית אפשרה למרבית התאים בתרביות במעבדה להפוך לתאי גזע מושרים. עם זאת, אם-בי-די-3 פועלת בתא כחלק ממרקם חלבונים בעל מספר תפקידים, ובהיעדרו התאים אינם שורדים. בהמשך התגלה כי המרקם החלבוני מופיע בכמה גרסאות, וכי הוא מורכב מ-12 חלבונים שונים, בעלי תצורות שונות, אשר מתאגדים ליצירתו. החוקרים זיהו את מולקולת החלבון המרכזית במרקם, וגילו כי פעילותו בתור חסם של תכנות מחדש תלויה בכך שהמולקולה הזאת ואת אם-בי-די-3 יופיעו בו כל אחת בתצורה מסוימת. באמצעות השיטה החדשה, ד"ר חנא וצוותו פתחו גם את "הקופסה השחורה" של תהליך התכנות מחדש. לשם כך הם גייסו לעזרתם את ד"ר שלומית גלעד וצוותה במרכז הלאומי הישראלי לרפואה מותאמת אישית על שם ננסי וסטיבן גרנד. החוקרים גידלו תרביות תאי גזע מושרים וביצעו ריצוף עמוק של חלק מהתאים בכל 24 שעות. פעולה זו אפשרה להם לגלות אילו גנים הופעלו בתאים, מתי ובאיזו כמות. בשיתוף מדעני המכון ד"ר יפעת מרבל, ד"ר יונתן סטלצר, ד"ר איגור אוליצקי, פרופ' עמוס תנאי, פרופ' עידו עמית ופרופ' יצחק פלפל, בחנו ד"ר חנא וצוותו את התוצאות מזוויות רבות, הן בתאים בודדים והן בהשוואה לתאים הגדלים בשיטות המוכרות. בסך הכל, הפיקו החוקרים כ-12 מיליארד רצפים – מכרה זהב של נתונים למחקרים עתידיים. ד"ר חנא מספר שכבר בניתוח ראשוני נחשפו שני ממצאים מפתיעים. הראשון נוגע לגן מסוים – אחד מארבעת הגנים המוחדרים לתא לצורך תכנותו מחדש. גן זה הוא, בין היתר, אונקוגן (גן מחולל סרטן), עניין המעורר חשש לגבי שימוש רפואי בתאי גזע מושרים. למעשה, מחקרים שנערכו באחרונה בדקו אפשרות להסיר גן זה מהפרוטוקול וליצור תאי גזע מושרים תוך שימוש בשלושה גנים בלבד. ד"ר חנא וצוותו אכן הצליחו לייצר תאי גזע מושרים ללא תוספת האונקוגן הזה, אך גילו שהתאים מפצים על חסרונו באמצעות הפעלתו בכוחות עצמם. במלים אחרות, גן זה חיוני לתכנות מחדש. לכן, גם אם מכניסים רק שלושה גנים, עדיין יש לתת מענה לחשש הבטיחותי שמעורר הגן הרביעי, מסביר ד"ר חנא. הממצא השני שופך אור על הצעד הראשון בתהליך התכנות, אשר מתרחש הרבה לפני שהתאים מראים סימן כלשהו לשינוי הזהות שלהם. החלבונים המיוצרים על ידי הגנים המוחדרים לתא (גורמי שעתוק) נקשרים לחלקים בגנום הנקראים מָעֳצָמִים – אזורים המעודדים שעתוק גנים. גורמי השעתוק ניגשים ישר ל'מתגי ההדלקה' כדי להתחיל את התהליך. בשלב זה, התא עדיין איננו תא גזע בשום צורה, אבל מהשנייה שבה החלבונים נקשרים לאותם אזורים מעודדי-שעתוק, התאים מחויבים לשינוי, אומר ד"ר חנא. זהו ממצא שאי אפשר היה לגלות בשיטות הקודמות, הוא מוסיף. הממצאים החדשים מצביעים על כך שעלינו להמשיך לנקוט משנה זהירות בהפקת תאי גזע מושרים לשימוש רפואי, והם גם מצביעים על שאלות פתוחות רבות, אומר ד"ר חנא. עם זאת, המחקר בתחום יכול להתקדם כעת במהירות רבה יותר – ללא ה'בלם' שהאט אותו עד כה.