מדענים הצליחו להפוך תאי גזע של עכבר לתאי גזע עובריים

לתאים בגופנו יש תפקידים ברורים: תא עצם שונה במבנהו ובתפקודו מתא שריר, מתא כבד או מתא מוח. אבל כל התאים האלו התפתחו מתא אחד – הביצית המופרית. בראשית התפתחותו של העובר, כל תאיו הם תאי גזע עובריים המסוגלים להפוך לכל תא שהוא וליצור את כל הרקמות והאיברים בגוף הבוגר. אלו הם תאים מיוחדים מאוד: לאחר שתא הפך לתא שריר בוגר, למשל, הוא אינו יכול עוד להשתנות ולהפוך לתא כליה. רק לתאי הגזע העובריים יש פוטנציאל ליצור את כל התאים בגוף.

בשל תכונה זו זכו תאי הגזע למחקר אינטנסיבי בשנים האחרונות. תאים כאלו הופקו מעוברים אנושיים (בשלב שבו עובר אינו אלא כדור תאים בלבד) שנוצרו במהלך טיפולי הפריה – בטיפולים כאלו תמיד נוצרים עוברים רבים, ורק חלק מהם מוכנס לרחם. המדענים העוסקים בתחום מקווים להפוך את התאים האלו, בעזרת טיפול מַתאים במעבדה, לסוגי תאים רצויים, ואולי אף לאיברים שלמים. כך יהיה אפשר לבדוק את תגובתם של התאים לתרופות מבלי לנסות אותן על בני-אדם, וגם להשתיל תאים בבני-אדם – למשל, אם יהיה אפשר לייצר תאי לבלב מייצרי אינסולין, יהיה אפשר לרפא בעזרתם חולי סוכרת. אולי יום אחד יהיה אפשרי לפתח כבד או כליה מתפקדים במעבדה, לצורך השתלה.

במחקר זה כרוכות עדיין בעיות רבות, גם מעשיות וגם אתיות. מבחינה מעשית, גם אם ניתן יהיה לייצר איבר במעבדה, הרי שעדיין ישנו המכשול של דחיית שתלים. יהיה קשה מאוד למצוא תאי גזע המתאימים גנטית לחולה הממתין להשתלה. מבחינה אתית, השיטה כוללת השמדת עוברים לצורך הפקת תאים, וישנם רבים – במיוחד בארצות-הברית – המתנגדים לכך, אם כי חלק גדול מהעוברים שאינם מושתלים ברחם מושמדים בסופו של דבר ממילא.

הפתרון הטוב ביותר יהיה לייצר תאי גזע עובריים מתאים בוגרים – כך גם לא יושמדו עוברים למטרות מחקר, וגם ניתן יהיה לקחת תאים מאדם חולה ולייצר מהם תאי גזע. איבר שיגדל מתאים אלו יתאים גנטית ב-100% לאדם שבו יושתל. והנה, תוך שבוע אחד, פורסמו מחקרים של שלוש קבוצות מחקר שהצליחו, כל אחת בנפרד, לייצר תאי גזע עובריים מתאי עור בוגרים של עכבר.

תאים כמעט זהים לתאי גזע עובריים

נימט מהרלי (Maherli), רופה סרידהרן (Sridharan) וחוקרים נוספים מאוניברסיטת הארוורד ואוניברסיטת קליפורניה פרסמו את מחקרם בכתב-העת Cell Stem Cell; ומריוס ורניג (Wernig) ועמיתיו מהמכון הטכנולוגי במסצ'וסטס וקייסוקה אוקיטה (Okita) ועמיתים מאוניברסיטת קיוטו ביפן פרסמו את מחקריהם שלהם באותו גיליון של "נייצ'ר".

שלוש הקבוצות נקטו אותה שיטה והגיעו לתוצאות דומות מאוד. בשיטה זו גורמים לתאי העור לייצר ארבעה חלבונים שונים שאינם פעילים בתאים אלו בדרך-כלל. החלבונים האלו פועלים באופן טבעי בתאי גזע, ואחראים על ייצורם של חלבונים רבים נוספים, המעניקים לתאים אלו את הפוטנציאל המיוחד שלהם. הכנסה של ארבעת החלבונים באופן מלאכותי לתאי עור בוגרים גורמת לשינוי בתכונותיהם, כך שיהפכו לתאים כמעט זהים לתאי גזע עובריים.

שלוש הקבוצות ערכו מבחנים לתאים שיצרו: החוקרים בדקו את צורת התאים, אילו גנים מתבטאים בהם, שינויים כימיים ב-DNA האופייניים לתאים ממוינים, תגובת התאים לכימיקלים שונים ועוד. מכל הבחינות, התאים התנהגו ממש כמו תאי גזע עובריים מקוריים.

המבחן האולטימטיבי היה יצירת עובר תקין, שיתפתח לעכבר בוגר, מתאים אלו – כך ניתן יהיה להראות שהתאים שיוצרו במעבדה אכן מסוגלים ליצור את כל סוגי התאים. כל הקבוצות הצליחו ליצור עכברים שחלק מתאיהם היו במקור תאי גזע שיוצרו במעבדה, וכך הוכיחו שאלו אכן תאי גזע לכל דבר. הקבוצה של וורניג אף הצליחה ליצור עכבר אך ורק מהתאים האלו, לאחר שהזריקו אותם לסביבה מתאימה ליצירת עובר – ההוכחה המושלמת לכך שמדובר בתאים בעלי פוטנציאל בלתי מוגבל.

פריצת דרך תוך שנה

האם בכך יתחיל עידן חדש, שבו הרופאים יאספו כמה תאי עור מחולה, על מנת לגדל תאים שיחליפו את התאים הפגועים בגופו? עדיין לא. ראשית, השיטה פועלת כרגע בתאי עכבר, ולא בתאי אדם. כל שלוש המעבדות – ויש להניח שרבות נוספות – מנסות לפתור את הבעיה הזאת, וייתכן שיצטרכו להשתמש ביותר מארבעה חלבונים. ימנקה (Yamanaka), ראש המעבדה של אוקיטה והאיש שפיתח את השיטה, העריך בריאיון ל"נייצ'ר" שפריצת הדרך הזאת לא תיקח יותר משנה.

מלבד זאת, גם אילו היו בנמצא תאים אנושיים כאלו, כרגע לא ניתן להשתילם בחולה. החלבונים המוכנסים לתאים בצורה מלאכותית גורמים להם להתנהגויות בלתי צפויות, וכתוצאה מכך כ-20% מהעכברים שיוצרו בשיטה זו לקו בסרטן. גם השיטה שבה גורמים לתאים לייצר את החלבונים בעייתית - היא כוללת שימוש ברטרו-וירוסים, ואינה נחשבת לבטוחה.

עם זאת, מחקרים אלו בהחלט מהווים פריצת דרך משמעותית ויובילו ככל הנראה לגל של ניסויים שלא היו אפשריים קודם. אחת האפשרויות, כאשר יצליחו לייצר תאים אנושיים, היא לקחת תאים מאנשים החולים במחלות כגון סוכרת או פרקינסון, להופכם לתאי גזע, ולגדל תאי לבלב או מוח במעבדה מתאי גזע אלה, תוך מעקב אחר השינויים המולקולריים המתרחשים בתאים במהלך התמיינותם. כך יוכלו ליצור תאים חולים הזהים לתאים החולים באדם, לנסות עליהם תרופות, לבדוק את התפתחות המחלה והשפעתם של גורמים שונים עליה ועוד.

ייתכן מאוד כי בעתיד השיטה ליצירת תאי גזע עובריים תשופר ותהפוך בטוחה יותר, דבר שיקרב את היום שבו נוכל לראות ריפוי מחלות בעזרת השתלות תאים. בינתיים, החוקרים קוראים לא להזניח את המחקר ה"קלאסי", בתאי גזע המופקים מעוברים.

כתבו: יונת אשחר ונעם לויתן. מתוך גיליון יוני של כתב העת "גלילאו".