בקרה סביבתית

מערכת הדם שלנו מורכבת ממגוון גדול של תאים "מומחים", כמו תאי דם אדומים, המובילים חמצן, וסוגים רבים של תאי דם לבנים, המספקים לגוף הגנה מזיהומים. כל אלה מתפתחים בתהליך ההתמיינות של תאי הגזע של הדם. כיצד נקבע עתידם ו"מקצועם העתידי" של תאי הגזע? מדענים ישראליים ממכון ויצמן למדע ומהאוניברסיטה העברית בירושלים, חשפו לראשונה מפה מפורטת של בקרת גנים בתהליך ההתמיינות, ולמדו ממנה עקרונות חדשים על הדרך שבה מבוקר תהליך ההתמיינות. לממצאים אלה עשויות להיות השלכות מרחיקות לכת על מחקר בסיסי ובהמשך גם על עולם הרפואה. בין היתר, הם עשויים להוביל לחשיפת המנגנון המולקולרי של מחלות רבות, לרבות הפרעות עצביות, אנמיה, לוקמיה ועוד. מממצאים אלה גם מצביעים על השפעה משמעותית יותר משחשבנו של גורמים סביבתיים על בריאותנו.

תאי הגזע של הדם מחדשים באופן שוטף את מלאי תאי הדם. בניגוד לרוב התאים בגופנו, מסוגלים תאים אלה להמשיך ולהתחלק למשך כל ימי חיינו, ובהמשך להתמיין ולהפוך לתא בוגר מסוג זה או אחר. תהליך ההתמיינות כולל מספר שלבים שבמהלכם מתחוללים כמה שינויים דרמטיים – אשר בסופם נוצר תא דם בוגר, המתמחה במספר קטן של משימות. תהליך זה מחייב "הפעלה" ו"כיבוי" של אלפי גנים בסדר מדויק ומווסת. פעילות הגנים נשלטת על-ידי רצפי בקרה (מתגים) קצרים בתוך הדי-אן-אי עצמו. הפעילות של איזור הבקרה מתבצעת בעזרת חלבונים יחודיים, הקרויים "היסטונים", שעוטפים את הדי-אן-אי. חלבונים אלה שומרים, בדרך כלל, על אזורי הבקרה במצב "כבוי", שנועד להבטיח כי לא תתבצע הפעלה לא רצויה. לכן, כדי "להפעיל" את ההוראות ולאפשר גישה לגורמים הרלבנטיים, יש "לפתוח" את מנגנוני הסגירה. ויסות שינויים אלה מושפע על-ידי גורמים סביבתיים.

ד"ר עידו עמית ותלמיד המחקר דוד לארה-אסטיאסו, מהמחלקה לאימונולוגיה במכון ויצמן למדע, עבדו בשיתוף עם פרופ' ניר פרידמן ותלמיד המחקר אסף ויינר, מבית-הספר להנדסה ולמדעי המחשב על-שם רחל וסלים בנין ומהמכון למדעי החיים על-שם אלכסנדר סילברמן שבאוניברסיטה העברית בירושלים. יחד, הם מיפו לראשונה את תהליכי ההפעלה והבלימה של החלבונים ההיסטוניים בתהליך התמיינות תאי הדם. המדענים פיתחו שיטת מיפוי אפיגנטית חדשה, אשר מאפשרת לדגום מספר קטן של תאים ולמפות את מצב ההיסטונים לאורך כל בסיסי הדי-אן-אי. שיטה זו איפשרה להם למפות לראשונה את השינוי בבקרה של מערכת תאי דם, מתא הגזע ועד לתאים הבוגרים.

מחקרם, שמתפרסם בימים אלה בכתב-העת המדעי Science, הניב תוצאות מפתיעות: לפחות חצי מרצפי הבקרה שגילו, נפתחים בשלבי הביניים של התמיינות התא. מעבר לכך, רוב רצפי הבקרה הייחודיים לתאים ״מומחים״, נפתחים לפעולה הרבה לפני שהתאים מגיעים לשלב שבו הם מופעלים. זאת הסיבה לכך שתאים בשלבי הביניים ״גמישים״ הרבה יותר ביכולותיהם מהצפוי. "ממצא זה משנה את הבנתנו את תהליך 'הכרעת גורלם' של תאי הגזע של הדם, ומרמז על כך שזהו תהליך דינמי שמושפע מגורמים סביבתיים יותר מכפי שהיה מקובל להניח בעבר", אומר לארה-אסטיאסו.

על-אף שהמחקר התמקד בהתמיינות תאי דם, המדענים סבורים כי כללי הפעולה של המנגנון עשויים להישמר גם בתהליכי התמיינות בהתפתחות עוברית וברקמות בוגרות אחרות, כמו הלבלב. "מחקר זה מכין את הקרקע להבנת מרכיבי הבקרה של תהליך ההתמיינות התאית בבני-אדם", אומר ויינר. איתור רצף הדי-אן-אי שמווסת את גורל תאי הגזע, והבנת המנגנון שמפעיל אותו, עשוי לאפשר בעתיד פיתוח של כלי ניתוח הנחוצים להתפתחותה של רפואה מותאמת אישית, וייתכן שאפילו תרופות להתחדשות תאית, שיוכלו לתכנת מחדש את תאי הגזע וליצור כל תא דם שנחוץ לנו כחלקי חילוף.

מידע נוסף אפשר לקבל במשרד דובר מכון ויצמן למדע: 08-934-3856