מעקב בזמן אמיתי

 

המערכת החיסונית היא ארגון גדול ומסובך במיוחד - רשת מורכבת שכל אחד ממרכיביה חייב לבצע את תפקידו ביעילות ובזמן הנכון. ד"ר גיא שחר, מהמחלקה לאימונולוגיה במכון ויצמן למדע, עוקב אחר תאי המערכת החיסונית בזמן פעילותם השוטפת ובזמן מחלה. באמצעות מיקרוסקופ מתוחכם (ראו בהמשך) הוא מגלה לאן הם הולכים, איך הם מגיעים למחוז חפצם, ועם מי הם מתקשרים.

קבוצה אחת של תאים שאחריהם עוקב ד"ר שחר, היא התאים הדנדריטיים. תאים אלה משוטטים באיברים כמו המעי, העור והריאות - אזורי הספר של הגוף, החשופים לסכנה של חדירת גורמי מחלות שונים. הם דוגמים גורמים שונים שהם פוגשים בדרכם במטרה לגלות אם לנו הם או לצרינו. במקרה שנדרש טיפול נוסף, הם נוטלים דגימת חומר - פיסת חלבון הקרויה אנטיגן - ומביאים אותה לקשר הלימפה הקרוב. שם הם מציגים את הדגימה בפני תאים חיסוניים (בעיקר תאי T) שמניעים את התגובה החיסונית, משמידים חיידקים ותאים ש"נכבשו" על-ידי נגיפים, ומגייסים תאים חיסוניים נוספים למערכה - ביניהם תאי B המייצרים נוגדנים. ד"ר שחר חוקר את הדרך שבה התאים הדנדריטיים מהגרים מהעור, דרך כלי הלימפה, אל קשרי הלימפה. ידוע כי התאים האלה אינם מהגרים ביעילות כאשר קולטנים מסוימים המוצגים על קרומיהם נחסמים. מדובר בקולטנים לשתי מולקולות איתות מסוימות - אחת המושכת אותם לכיוון היעד, ומולקולה נוספת המסייעת להם להיצמד אליו. ד"ר שחר מנסה לברר את העיתוי המדויק בו מופעלות שתי המולקולות האלה: האם הן ממלאות תפקיד בשלב המוקדם, של יציאת התאים הדנדריטיים ממקומם בעור או במעי, או בשלב המאוחר יותר, של הניווט בכלי הלימפה, או בשלב האחרון, של הכניסה לקשרי הלימפה.

 

לפעמים מדובר במלחמת גרילה, המעניקה יתרון יחסי לפולשים: למשל, די במעט מאוד טפילי מלריה המועברים בעקיצת יתוש כדי לחולל מחלה. אם המערכת החיסונית לא נתקלה בטפילים אלה בעבר, רק מעטים מתוך מיליארדי תאי ה-T שבגוף יהיו מצויידים בקולטנים המתאימים לזיהוי הסכנה הלא-מוכרת. בנקודת הזמן הזאת מתחיל מירוץ בין גורמי המחלה לבין המערכת החיסונית: גורמי המחלה ינסו להשלים את מלאכתם ההרסנית לפני שהמערכת כולה תתגייס נגדם. מנגד, התאים החיסוניים המעטים שזיהו את הסכנה מנסים לשכנע את המערכת החיסונית להתגייס למלחמה כוללת בזמן קצר. ד"ר שחר וחברי קבוצת המחקרשהוא עומד בראשה מציעים, שמלאכת השכנוע נעשית תוך שילוב כוחות בין תאי ה-T לתאים הדנדריטיים: התאים הדנדריטיים יוצרים רשתות המאפשרות להציג את דוגמאות האנטיגנים, ותאי ה-T נעים לאורך הרשת ומאתרים את התא הדנדריטי המציג את האנטיגן באופן השימושי ביותר עבורם. כעת בוחנים החוקרים כיצד מתבצע התיאום בין תאי ה-T לתאים הדנדריטיים.

 

במחקר נוסף מתמקד ד"ר שחר בתאי T "רוצחים", המתפקדים כמעין יחידות עילית של המערכת החיסונית. ניסויי מעבדה מראים כי תאים אלה מצליחים, בין היתר, לזהות ולהשמיד תאים סרטניים הגדלים בתרבית. בגוף, לעומת זאת, התאים הסרטניים מצליחים להדוף את תאי ה-T באמצעות הפרשת החומר TGF-beta-  המיוצר גם באופן נורמלי על ידי תאי הגוף - שמטרתו למתן תגובות חיסוניות. כדי לחקור את התופעה הזאת, בוחנים המדענים את אופן פעילותם של תאי T "רוצחי-על": תאים אלה עברו הנדסה גנטית שגורמת להם להתעלם מהחומר הממתן, כך שהם תוקפים ומשמידים תאים סרטניים ביעילות רבה.

תאים חיסוניים המעורבים במחלות דלקתיות של מערכת העיכול (ביניהן מחלת קרוהן)  מהווים מטרה נוספת במחקריו של ד"ר שחר. באחרונה מצטברות עדויות לכך, שהגורם למחלות אוטו-אימוניות אלה נעוץ בבקרה לקויה של התגובות החיסוניות נגד מיקרו-אורגניזמים בלתי-מזיקים החיים באופן טבעי במעיים. תגובה זו כרוכה ביחסי גומלין בין שלושה מרכיבים חיסוניים: תאים הגורמים לדלקת, תאי T הממתנים את התגובה החיסונית, ותאים דנדריטיים. ד"ר שחר וחברי קבוצת המחקר שלו יצרו מערכת ניסויית בה ניתן לצפות במעיים של עכברים חיים באמצעות מיקרוסקופ. הם החדירו לתוכה חיידקים המכילים אנטיגנים ייחודיים, וכן תאי T שמזהים את האנטיגנים האלה בלבד - ומגיבים אליהם. החוקרים סבורים, כי לתאים הדנדריטיים נודע תפקיד מרכזי ביחסי  הגומלין המשולשים, וכי חשיפת התפקיד שהם ממלאים תפתח פתח לשיטות טיפול חדשות במחלות מעי דלקתיות. 

 

כאשר המדען האנגלי בן המאה ה-17 רוברט הוק התבונן בפרוסת שעם לראשונה מתחת לעדשת המיקרוסקופ, הוא העניק למבנים הקטנים שראה את השם "תאים". בשנים שחלפו נעשו המיקרוסקופים חזקים יותר, וחשפו בפירוט רב את העולם הנסתר של התאים. אבל, עד לאחרונה, כשחוקרים רצו לצפות בתאים בעומקן של רקמות מורכבות, הם היו צריכים להקפיא אותן במקומן, בדיוק כמו תאי השעם של הוק.

 

סוגים חדשים של מיקרוסקופים  מאפשרים בשנים האחרונות לצפות בתאים חיים בתנועה בתוך אורגניזמים חיים. ד"ר גיא שחר משתמש למטרה זו ב"מיקרוסקופ שני-פוטונים" המאפשר לו לעקוב אחרי תאים חיסוניים בעכברים מורדמים. השיטה מבוססת של תופעה פיסיקלית שבה שני פוטונים אשר פוגעים בזה אחר זה במולקולות מסוימות, גורמים להן לזהור לרגע באור פלואורסצנטי. כך מתקבל דימות צבעוני באמצעות פעימות אולטרא-מהירות של קרני לייזר אינפרא-אדום על התאים. הקרן האינפרא-אדומה מסוגלת לחדור לרקמה לעומק של כמה מאות מיקרונים, דבר שמאפשר לד"ר שחר לפרוס את  הרקמה באופן וירטואלי בלי לפגוע בה פיסית, ולצפות בפעילויות התאים לאורך זמן.

 

ד"ר גיא שחר נולד בירושלים וגדל בגבעתיים. אחרי שירותו בצה"ל קיבל תואר שני בלימודים בין-תחומיים ודוקטורט בנוירוביולוגיה מאוניברסיטת תל-אביב. במסגרת זו חקר את יחסי הגומלין בין המערכת החיסונית לבין מערכת העצבים. במחקר הבתר-דוקטוריאלי שביצע בקבוצה של פרופ' מיכאל דוסטין בבית-הספר לרפואה של אוניברסיטת ניו יורק, התחיל לעבוד על דימות תאים חיסוניים. בשנת 2006 הצטרף לסגל מכון ויצמן למדע.

ד"ר גיא שחר נשוי לקרן, ואב לגל, כבת שש, ולעמית, כבן ארבע. הוא נהנה מרכיבה על אופני הרים וממשחק הלוח היפני "גו".