הפך את עורו

מדענים הצליחו ליצור תאים הזהים לתאי גזע מתאי עור אנושיים

יונת אשחר ונעם לויתן | גליליאו

תאי עצב אנושיים (אדום) שנוצרו מתאי גזע מהונדסים, מושרים. צילום: Bruce Conklin/Gladstone Institutes

ביולי 2007 פורסמו שלושה מחקרים פורצי-דרך שגילו אותה תגלית עצמה – ניתן להפוך תאי-עור בוגרים של עכבר לתאים הזהים בתכונותיהם לתאי גזע עובריים. תאי גזע הם תאים בעלי פוטנציאל ליצירת כל התאים בגוף, בניגוד לתאים בוגרים שלהם תפקיד ברור וקבוע – תא עצם אינו יכול להפוך לתא דם, ותא לב לא יוכל ליצור תא ריאה. בזכות הפוטנציאל העצום שלהם, תאי גזע עובריים הם נושא "חם" למחקר ונתלות בהם תקוות רבות לקידום הרפואה: תאים כאלו יכולים, באופן תיאורטי, להתמיין לתאי לבלב שיושתלו בחולי סכרת, לתאי מוח שיושתלו בחולי פרקינסון ועוד.

הפיכת תאי עור של עכבר לתאים בעלי פוטנציאל זהה לזה של תאי גזע העלתה מיד תקוות ליישום השיטה גם לתאים בוגרים של בני-אדם, דבר שיוכל לפתור את שתי הבעיות העיקריות הכרוכות במחקר וברפואה בעזרת תאי גזע. כיום תאי גזע מופקים מעוברי-אדם, הנהרסים בתהליך. מכאן, ראשית, בעיה אתית: רבים, במיוחד בארצות הברית, מתנגדים לשימוש בעוברים להפקת תאי גזע (חשוב לציין כי מדובר בעוברים שנוצרו לצורך הפריה חוץ-גופית, ושלאחר שעובר אחד נקלט בהצלחה ברחמה של האשה המטופלת, אינם מיועדים ממילא להישתל ברחם ולהתפתח אלא מיועדים להיזרק). בעיה שנייה היא, שגם אם חוקרים יצליחו לפתח מעוברים תאים המתאימים להשתלה, ישנה עדיין הבעיה של דחיית שתלים. שימוש בתאים בוגרים ליצירת תאי גזע יבטל את הצורך בהשמדת עוברים ואף יוכל לפתור את בעיית דחיית השתלים, שכן התאים יוכלו להילקח מהאדם המועמד להשתלה, וכך יכילו את המטען הגנטי של אותו אדם ולא יפעילו את מנגנוני הדחייה של מערכת החיסון.

לאחר פרסום המאמרים העוסקים בתאי עכבר, התראיין שיניה ימנקה (Yamanaka) מאוניברסיטת קיוטו, ראש אחת המעבדות שפרסמו את המאמרים והאיש שפיתח את השיטה, למגזין Nature והעריך כי בתוך שנה תהיה התקדמות של ממש ביצירת תאי גזע מתאי אדם בוגרים. ההתפתחויות האחרונות מראות כי הוא צדק, ואולי אף הפריז בהערכת הזמן הדרוש.

במאמרם של קזוטושי טקאהשי (Takahashi) ועמיתים, ממעבדתו של ימנקה, שהתפרסם בנובמבר 2007 במגזין Cell, חשפו החוקרים תאים בעלי פוטנציאל של תאי גזע שנוצרו מתאי עור אנושיים בוגרים. השיטה שנקטו החוקרים היתה זהה לזו שבה השתמשו בעכבר: בעזרת נגיף מהונדס גנטית הוכנסו לתאים גנים המקודדים יצירה של ארבעה חלבונים המבוטאים בצורה טבעית בתאי גזע. החלבונים האלו מבקרים את ייצורם של חלבונים אחרים, וביטויים בתאים באופן מלאכותי הופך אותם לתאים שאינם נבדלים למעשה מתאי גזע.

בראיון עמו העריך ימנקה כי יידרשו חלבונים רבים יותר כדי לשנות את טבעם של התאים האנושיים, אך התגלה כי אותם חלבונים בדיוק ששימשו במחקר בעכברים חוללו את השינוי גם בתאים האנושיים. התאים המהונדסים מראים תכונות זהות לתאי גזע מבחינות רבות, כגון צורה, החלבונים שהם מבטאים, קצב החלוקה ועוד. כאשר גודלו בתרבית התמיינו התאים לסוגי תאים רבים, והחוקרים אף הצליחו לכוון את התמיינותם וליצור תאי עצב, ובתרבית נוספת תאי לב – שאחרי 12 יום החלו לפעום יחד.

המבחן האולטימטיבי לתפקוד התאים, שהתבצע במחקר בתאי עכבר, היה להזריקם לעובר בשלבים הראשונים ולבדוק אם התאים המהונדסים משתתפים ביצירת העכבר הבוגר. בתאי אדם אי אפשר, כמובן, לבצע ניסוי כזה, אך לצרכים רפואיים די בכך שהתאים הופכים בתרבית לתאים בוגרים.

עם זאת, עדיין ישנן כמה בעיות המונעות שימוש בתאים כאלו לצרכי רפואה – התאים המהונדסים אינם נחשבים כבטוחים להשתלה, וזאת משתי סיבות. החלבונים המבוטאים בהם הוחדרו באמצעות נגיף, שאמנם עבר מניפולציה גנטית ואינו מסוגל להתרבות בגוף, אך כאשר החומר הגנטי מוכנס אל הגנום של התאים הוא עשוי לפגוע בגנים חיוניים וכך לגרום נזק לתא. נוסף על כך, אחד החלבונים בהם השתמשו בחוקרים הוא c-myc, חלבון שביטוי-יתר שלו נחשב כגורם לסרטן. ואמנם, בין העכברים שנוצרו מתאי גזע מהונדסים במחקר הקודם, כ-20% חלו בסרטן בתוך שבועות אחדים. בתאי-הסרטן נמצא ביטוי-יתר של c-myc, שמקורו בגן שהוכנס לעכברים באופן מלאכותי, ולא היה אמור להתבטא בשלב זה של חייהם.

השימוש ב-c-myc נחשב כגורם מעכב מרכזי בשימוש בתאי גזע מהונדסים לרפואה, אך יתכן כי בעיה זו כבר נפתרה. במגזין Nature Biotechnology התפרסם עוד מאמר ממעבדתו של ימנקה, הפעם בראשותו של מסטו נקגווה (Nakagawa), שבו חשפו החוקרים שיטה ליצירת תאי גזע מהונדסים שאינה כוללת c-myc. תאים אלו נבדקו בעכברים ונמצאו בטוחים.

המחקר בתחום איננו נח לרגע, ובתחילת דצמבר 2007 התפרסם עוד מחקר שעשה שימוש בתאים דמויי תאי גזע שמקורם בתאי עור. את המאמר פרסם יעקוב חנא (Hanna) ועמיתיו למכון וייטהד למחקר ביו-רפואי והמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס, בכתב העת Science. ראש המעבדה שבה התבצע המחקר הוא רודולף ייניש (Jaenisch), שהוביל גם את אחד המחקרים המקוריים שהתפרסמו ביולי 2007. במחקר של יעקוב ועמיתיו נעשה לראשונה שימוש בתאים מהונדסים על מנת לרפא תסמונת גנטית: תאי העור נלקחו מעכברים הסובלים מאנמיה חרמשית, מחלה גנטית הפוגעת בתאי הדם האדומים ונגרמת על ידי מוטציה יחידה. החוקרים הפכו תאים אלו לתאים דמויי תאי גזע בעזרת השיטה החדשה (בלא c-myc), וגם תיקנו בהם את הגן הפגום. מתאים אלו יצרו החוקרים תאים המייצרים תאי דם, בעלי גן תקין, והשתילו אותם בעכברים. 12 שבועות לאחר מכן, העכברים שטופלו היו במצב טוב יותר, עם יותר תאי דם בריאים, מאשר העכברים שלא טופלו. בדיקות הראו כי הגן המתוקן אכן נמצא ומתבטא בעכברים אלו. במשך זמן זה לא היו כל סימנים לסרטן אף באחד מהעכברים. זוהי העדות הראשונה לכך שריפוי גנטי עשוי לעבוד בעזרת תאי גזע מהונדסים.

המאמרים המקוריים:

הכתבה המקורית הופיעה במגזין גליליאו, ינואר 2008