מידע פנים: טכנולוגיה חדשה מאפשרת "הצצה" אל הנעשה בתוך תאים

הצצה לעולמם הפנימי של תאים, בחינה מקרוב של פעילותם ומעקב הדוק אחר התקשורת הפנימית שלהם: טכנולוגיה חדשה שפיתחו מדעני מכון ויצמן למדע מאפשרת לחוקרים לראות בפירוט רב מאי פעם את הנעשה בתוך עשרות אלפי תאים בודדים – בבת אחת. כפי שפורסם היום בכתב-העת המדעי Cell, באמצעות שימוש בטכנולוגיה זו גילו המדענים תת-קבוצה חדשה של תאים השייכים למערכת החיסונית המולדת, ו"משתפים פעולה" עם גידולים סרטניים באמצעות דיכוי הפעילות החיסונית של הגוף נגד הסרטן. נטרול תאים אלו בעכברים הוביל לשיפור משמעותי של תגובת המערכת החיסונית כנגד הגידולים ולמיגור הסרטן.

קבוצת המחקר בראשות פרופ' עידו עמית מהמחלקה לאימונולוגיה כבר רשמה בעבר התקדמות משמעותית ביכולת להביט מקרוב ולאפיין תאים ברזולוציה גבוהה, כאשר פיתחה שיטה לריצוף החומר הגנטי אר-אן-אי מכל תא באופן נפרד (single-cell RNA-seq). הטכנולוגיה החדשה, המכונה INs-seq (צביעה וריצוף תוך-תאיים) מאפשרת למדוד במקביל לתוכן האר-אן-אי, גם את פעילותם של חלבונים תוך-תאיים וכך לאפיין תהליכים ומסלולים ביוכימיים המייחדים כל תא ותא ברקמות הגוף השונות. כדי להגיע לתוצאות אלה, פיתחו החוקרים יונתן קצנלנבוגן, פאדי שיבאן, אדם ילין וד"ר אסף וינר שיטות חדשות לחדור את מעטפת התא מבלי לפגוע בתוכן הגנטי שלו. העושר הרב של "המידע הפנימי" שהתגלה בפניהם משפר מאוד את היכולת להבחין בהבדלים דקים בתפקודם ובפעילותם של תתי-סוגים שונים של תאים – זאת בניגוד לשיטות הקיימות המאפשרות לאפיין תאים רק על ידי מדידת חלבוני המעטפת שלהם, דבר המגביל את היכולת להפריד בין תאים בעלי פעילויות שונות ולעיתים אף הפוכות.

פרופ' עמית משווה בין השיטות הקיימות לאפיון תאים לבין בחירת אבטיחים: במבט מבחוץ, כל האבטיחים דומים, אך כשפותחים אותם מתגלים הבדלים משמעותיים בטעם ובמרקם. בדומה, השיטה החדשה מאפשרת להבחין בין תתי-סוגים שונים של תאים הנראים זהים לחלוטין במבט מבחוץ. כך, על אף שהקבוצות העיקריות של תאי המערכת החיסונית זוהו לפני עשורים רבים, ישנן עשרות רבות של תתי-קבוצות שטרם זוהו, ופעילותן עשויה להיות משמעותית. "תתי-סוגים מסוימים של תאים חיסוניים, לדוגמא, עשויים לסייע לסרטן לחמוק מפני המערכת החיסונית, לגרום הרס רקמות עקב תגובת יתר לנגיף, או לתקוף את רקמות הגוף עצמן, כפי שקורה במחלות אוטואימוניות. עד כה, לא היתה בידינו שיטה רגישה מספיק כדי להבחין בין תתי-סוגים אלה לאחרים", מסביר שיבאן.

"אפשר להשות בין השיטות הקיימות לאפיון תאים לבין בחירת אבטיחים: במבט מבחוץ, כל האבטיחים דומים, אך כשפותחים אותם מתגלים הבדלים משמעותיים בטעם ובמרקם"

באמצעות הטכנולוגיה שפיתחו, ניסו המדענים לבחון מדוע נכשלת המערכת החיסונית בזיהוי תאים סרטניים ובחיסולם – והאם גידולים סרטניים עלולים "לחטוף" ו"לתמרן" תאים מסוימים של המערכת החיסונית, כך שיקנו להם הגנה מפני שאר תאי המערכת. "תגובות חיסוניות אמורות להיות, בדרך כלל, קצרות-טווח, כך שלמערכת החיסונית יש מנגנונים להפסקתן, למשל באמצעות תאים חיסוניים מדכאים", מסביר ילין. "גידול סרטני יכול לנצל מנגנונים אלה כדי לגייס תאים מדכאים לסביבת הגידול – וכך למנוע מתאים אחרים של המערכת החיסונית לזהות ולחסל את תאי הסרטן".

החוקרים הצליחו לזהות תאים מיוחדים של המערכת החיסונית המולדת, השייכים לקבוצת התאים המיאלואידיים, אשר מדכאים את פעילותם של תאים חיסוניים "קרביים" הנקראים תאי T. תת-סוג זה של תאים מיאלואידיים מדכאים לא היה מוכר לקהילה המדעית עד כה. הוא זוהה באמצעות הטכנולוגיה החדשה ואופיין על-ידי הימצאותו של קולטן בשם TREM2 על גבי מעטפת התא. לרוב, תאים הנושאים קולטן זה חיוניים למניעת נזק עודף לרקמות בעקבות פציעה או להרגעת תגובה דלקתית, אך פרופ' עמית וצוותו זיהו בעבר תפקיד נוסף של קולטן זה על גבי תאי המערכת החיסונית המעורבים באלצהיימר, בתסמונות מטבוליות ובפתולוגיות נוספות בעלות הקשר חיסוני.

בעקבות הממצאים, החוקרים מפתחים כעת טיפול אימונותרפי המבוסס על נוגדנים ספציפיים לקולטן זה. "מכיוון שהקולטן מבוטא רק במצבי מחלה" , אומר ד"ר וינר, "פגיעה בו לא צפויה לפגוע בתאי הגוף הבריאים". ממצאים ראשוניים להיתכנותם של טיפולים מבוססי קולטן TREM2, הוצגו על-ידי המדענים במודל סרטן בעכברים. המדענים הראו כי בעכברים שבהם קולטנים אלה הושתקו, יכולתם של תאי T לתקוף את הסרטן השתפרה – והגידולים התכווצו משמעותית.

חברת "ידע", זרוע מסחור הקניין הרוחני של המכון, פועלת כיום עם מעבדתו של פרופ' עמית לפיתוח נוגדן לקולטן TREM2 לשימוש קליני. בנוסף, נרשם עניין רב בטכנולוגיית ה-INs-seq החדשה. "מלבד סרטן, זיהוי תתי-סוגים חדשים של תאי מערכת החיסון יאפשר הבנה עמוקה יותר של המנגנונים הגורמים למחלות אוטואימוניות, מחלות עצבים ניווניות ומחלות רבות נוספות. טכנולוגיית ה-INs-seq עשויה לסייע לחוקרים לזהות תתי סוגים אלו ולהביא לפיתוחם של טיפולים חדשים", אומר קצנלנבוגן.

במחקר השתתפו גם ד"ר עידו יפה, ד"ר דמטרי סבטיצ'יני, ד"ר דייגו חייטין, ד"ר חמוטל בורנשטין אוביץ, ד"ר עדי משה, ד"ר הדס קרן-שאול, ד"ר מירב כהן, ד"ר שויאנג-ין וואנג, ד"ר באוגו לי, איל דוד וד"ר תומר מאיר סלמה.

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