מתעוררים למסע

 

לכל מיזם בחיים דרושה אנרגיה, אך בתאי גזע, מנגנונים המפיקים אנרגיה קובעים לפעמים את עצם גורלו של התא. במחקר חדש, שהתפרסם בכתב-העת המדעי Nature Communications, גילו מדעני מכון ויצמן למדע כיצד אברונים תוך-תאיים זעירים הקרויים מיטוכונדריות, אשר מפיקים את האנרגיה עבור התא כולו, יכולים להעיר את תאי הגזע של הדם מ"שינה", ולגרום להם להתרבות ולהבשיל לסוגי תאים שונים.

 

תאי הגזע של הדם, השוהים בגומחות שלהם בלשד העצם, מוערים באופן שוטף כדי לייצר תאי דם בוגרים, ולהזין את המערכת החיסונית ב"לוחמים" מסוגים שונים. ההשכמה נעשית לעיתים באמצעות מולקולות חמצן פעילות, הקרויות רדיקלים חופשיים, אשר נוצרות במיטוכונדריות כתוצר לווי של הפקת האנרגיה התאית. קבוצת מדענים בראשות פרופ' איתן גרוס, מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, גילתה את המנגנון השולח את אות ההשכמה לתאי גזע אלה באמצעות המיטוכונדריות.

האות מתבסס על החלבון MTCH2 – המדענים קוראים לו "מיטץ'" – אשר יושב על קרום המיטוכונדריות ופועל כמעין מתג מולקולרי. כאשר פרופ' גרוס גילה את "מיטץ'" לפני יותר מעשור, הראו הוא וקבוצתו, כי חלבון זה יכול לתפקד כקולטן המבקר את תהליך ההתאבדות של התאים. בתנאי לחץ קיצוניים מעביר "מיטץ'" את אות ההתאבדות הגורם למיטוכונדריות לפתח חורים ולהתפרק, ובכך לגרום למות התא. במחקר החדש גילו החוקרת הבתר-דוקטוריאלית ד"ר מריה מריאנוביץ' וחברים נוספים מקבוצתו של פרופ' גרוס – ובהם ד"ר יהודית זלצמן ותלמידי המחקר אנטונלה רוג'יארו ואנדרס גולדמן – כי בתאי גזע של הדם ממלא MTCH2 תפקיד נוסף: הוא מדכא את פעילות המיטוכונדריות כל עוד צריכים התאים להישאר במצבם הרדום.

 

כאשר המדענים ייצרו עכברים מהונדסים גנטית ללא MTCH2 בכל מערכת הדם שלהם, הם מצאו כי במיטוכונדריות בתאי הגזע של הדם התרחשו שינויים משמעותיים: נפחם גדל פי שניים, ופעילותם גברה כמעט פי ארבעה. כתוצאה מכך, תאי הגזע התעוררו לפעילות, ככל הנראה בהשפעת הרדיקלים החופשיים המופקים במיטוכונדריות. התאים יצאו מהגומחות שלהם, והחלו להתמיין ולהבשיל בכמויות גדולות כל כך, עד שהמלאי שלהם בלשד העצם אזל. ממצאים אלה מצביעים על כך, שהגברת פעילות המיטוכונדריות – באמצעות השתקת ה-MTCH2 – יכולה להעיר את תאי הגזע כאשר הם דרושים לגוף.

 

מנגנון חכם זה, שבאמצעותו מתעוררים התאים בעקבות הגברת חילוף החומרים שלהם, מבטיח כי לתאים יש מספיק אנרגיה כדי לצמוח ולהבשיל. אומר פרופ' גרוס: "איש המתעורר בבוקר ויוצא למסע ארוך, לא יצליח להשלים את המסע ללא אספקת מזון חיוני. כך בדיוק פועלים גם תאי גזע רדומים – הם זקוקים לאנרגיה כדי לשרוד את המסע שלקראתו הם מתעוררים. אנחנו מצאנו, שהפעלת חילוף החומרים של המיטוכונדריות מספקת לתאים בדיוק את האנרגיה הדרושה לשם כך". במחקר השתתפו ד"ר סמדר לוין זידמן מהמחלקה לתשתיות מחקר כימי, ד"ר צבי פורת מהמחלקה לשירותים ביולוגיים, ופרופ' צבי לפידות וד"ר קרין גולן מהמחלקה לאימונולוגיה.

 

ממצאי המחקר שופכים אור חדש על שאלות בסיסיות הקשורות למחזור תאי הגזע. כמו כן, הם עשויים, בעתיד, להוביל לפיתוח דרכים חדשות לבקרת פעילותם של תאי גזע במחקר, ולשמש ביישומים קליניים. למשל, ייתכן שאפשר יהיה להעיר תאי גזע באמצעות שינוי בחילוף החומרים שלהם, ולא באמצעות שינויים גנטיים, כפי שעושים היום. יתר על כן, הממצאים פותחים כיוון חדש לחקר לויקמיה. ייתכן כי ההתרבות החולנית של תאי הדם בלויקמיה נובעת לפעמים מפגמים בבקרה של חילוף החומרים בתאי הגזע, בשלבים שונים של הבשלתם. ואם כך הדבר, אולי ניתן יהיה לטפל בלויקמיה באמצעות תיקון הפגמים האלה.