בטכניון נתגלו היבטים חדשים במנגנון השומר על זהות תאי הגוף הבוגרים

חוקרים מהפקולטה לרפואה בטכניון יחד עם עמיתים מיוון, מגרמניה ומארה"ב מציגים בכתב העת eLife היבטים חדשים במנגנון השומר על זהותם של תאי הגוף הבוגרים. המחקר נעשה בזבובים.

בדו"ח המחקר צוין שהשמירה על הזהות התאית חיונית לתפקודם הפיזיולוגי של התא והרקמה ולשרידות היצור החי. עורכי המחקר מהטכניון היו פרופ' אמיר אורין, ד"ר נעמה פלינט-ברודסלי, ד"ר אולגה בויקו, עדי שפט ואליה לוטן-ביטמן.

הצוות התמקד באנטרוציטים – התאים הבוגרים העיקריים בדופן הפנימית של המעי הדק במודל זבוב התסיסה (דרוזופילה). הזדקנותם המהירה של הזבובים מאפשרת לחוקרים להתחקות אחר תהליכים בהתפתחותם במהירות גבוהה יחסית. המבנה התאי של המעי בזבובי התסיסה פשוט יחסית ולכן נוח למחקר בסיסי.

בייצורים רב תאיים מיוצרים תאי הגוף הממוינים – תאי עור, תאי עצם, תאי מעי ואחרים – על ידי תאי גזע המהווים "מפעל" לייצור תאים ממוינים. תאי הגזע ומנגנון ההתמיינות מעסיקים קבוצות מחקר רבות בעולם. קבוצת המחקר בחנה הפעם מה קורה אחרי ההתמיינות, כלומר כיצד שומרים האנטרוציטים על זהותם כאנטרוציטים.

פרופ' אורין: "מתברר ששימור הזהות התאית איננו ברירת מחדל. העובדה שתא המעי איננו הופך בשלב כלשהו לתא עור, לדוגמה, איננה ברורה מאליה. מצב זה דורש מאמץ מתמיד ממנגנוני הבקרה הפיזיולוגיים. קצת כמו במערכת יחסים אנושית: גם כאן לא מספיק להתניע - צריך גם לעבוד כדי לשמור על תפקוד המערכת".

החוקרים הסבירו כי ללא בקרה קפדנית על שימור הזהות התאית, מערכת הגנים הדרושה לתא הממוין תחדל מלהתבטא ותכניות לא רלוונטיות יתבטאו שלא במקומן. לדוגמה, גנים של הלב יתבטאו בתאי המעי. שיבושים אלה יפגמו ביכולתה של הרקמה לבצע את מטלותיה. שיבוש זה מלווה בתהליכים כגון דיפרנציאציה-מחדש (מה שגם מכונה  de-differentiation פתולוגית) ההופכת את התא הממוין לתא מסוג חדש ועלולה להוביל למצבי חולי כמו סרטן ומחלות דמויות פרוגריה – המחלה המאופיינת בהזדקנות מואצת של האדם ונובעת ממוטציות שחלו בחלבון הלמין הגרעיני. לפיכך, חשובה מאוד תקינותו של המנגנון השומר על הזהות התאית של תאים בוגרים.

במחקר נתגלו שניים מהגורמים המרכזיים בשימור הזהות התאית: גורם השיעתוק Hey וחלבוני שלד גרעין התא (חלבוני למין גרעיניים Nuclear lamins.) גורמי השיעתוק (Transcription factors) הם שחקנים מרכזיים במנגנון הבקרה הגנטי. השפעתם ממוקדת בתרגום המידע הגנטי מה-DNA ל- mRNA - המולקולה המכילה את המידע הנחוץ לבניית החלבונים בתא. תפקודם התקין חיוני ליצירה תקינה של חלבונים ולתפקודו התקין של האורגניזם כולו.

החוקרים מצאו כי גורם השיעתוק Hey מעודד את ביטויו של החלבון למין, הייחודי לתא הבוגר ומונע את ביטוי הלמין המצוי בתאי האב. בתא הבוגר מעצבים חלבון הלמין ו-Hey את מבנה הגרעין של התא - עיצוב הדורש בקרה מתמשכת ורציפה. בתאים מזדקנים פוחתת רמת ה-Hey, וירידה זו מובילה לאובדן זהותו של התא ולשיבושים בו.

בעקבות הבנת מנגנון הבקרה המבוסס על Hey הראו החוקרים כי באנטרוציטים במעי קיים חסר גנטי הממוקד ב-Hey או בחלבון הלמין, מה שמביא להזדקנות מוקדמת של רקמת המעי ותמותה מוקדמת של זבובים צעירים - בדומה לתהליך הפיזיולוגי המתרחש בזיקנה.

לעומת זאת, חיזוק ביטויו של הגן Hey באנטרוציטים מונע את הופעת הפגמים הקשורים להזדקנות תאי המעי וכך משפר את תפקוד רקמת המעי ומאט את הזדקנותה.

החוקרים ציינו כי הגילוי  חשוב להבנת רשת הבקרים הנרחבת השומרת על זהות התאים הבוגרים. תרגומם של ממצאים אלה לתהליכי סרטן וזיקנה מהווה בסיס לשיפור הטיפולים העתידיים במחלות תלויות-הזדקנות. הבנתה של רשת הבקרה האמורה תאפשר לעכב את פעילותה לצורך שיפור משמעותי בהנדסת תאי הגזע ובתיקון שיבושים רפואיים שונים.