לפתח תאי לב מעור החולה. כך הגדיר פרופ’ ג’ון גורדון, אחד מזוכי פרס נובל לרפואה 2012 את תפקידם של תאי הגזע המושרים

תאים בוגרים שהפכו בחזרה להיות תאי גזע מאפשרים אינספור התקדמויות במקביל בתחומים רבים ושונים של הרפואה. על חילק מהם דיווחנו בשנים האחרונות באתר הידען ובהם: תאי לב ותאי בטא בלבלב אצל חולי סוכרת

אם היה נושא לא מפתיע בבחירתו לזכייה בפרס נובל היה זה נושא תאי הגזע המושרים. כולנו רגילים לשמוע על תאי הגזע העוברייםם, נושא שעלה לכותרות כאשר הנשיא בוש חתם על צו האוסר מימון פדראלי למחקר העוסק בהם.

לאחרונה אישר בית משפט פדראלי להמשיך במימון פדראלי למחקר בתאי גזע עובריים, כפי שחתם הנשיא אובמה עם כניסתו לבית הלבן, אבל ההפתעה היתה למצוא בין העותרים שדרשו למנוע את המימון גם מדענים – כאלו שעוסקים בתאי גזע בוגרים ותאי גזע מושרים.

ההבדל בין תאי גזע בוגרים לתאי גזע מושרים הוא פשוט. תאי גזע בוגרים הם תאים הנמצאים במח העצם ובכמה רקמות בגוף ויכולים להתפתח למגוון תאים – חלקם לסוגים שונים של תאי דם, אחרים – לתאים מסוגים שונים, אך תאים אלה לא יכולים להפוך לכל תא אלא רק לסיים התמיינות שהחלו בה, לעומת זאת, תאי גזע מושרים הם תאים רגילים, בדרך כלל מקובל לקחת תאי עור שהם התאים הנגישים ביותר בגוף, ולתכנת אותם מחדש כך שיהפכו למעין תאי גזע שיכולים להפוך לכל תא ורקמה בגוף, בדיוק כמו תאי גזע עובריים ובניגוד לתאי גזע בוגרים המוגבלים ביכולת ההתמיינות שלהם.

החיים – מסע לעבר התמחות יתר

כולנו התפתחנו מתאי ביצית מופרית. במהלך הימים הראשונים לאחר ההתעברות העובר מורכב מתאים לא בוגרים, שכל אחד מהם בעל יכולת להתפתח לסוגי תאים היוצרים את היצור הבוגר. תאים אלה מכונים תאי גזע פלוריפוטנטים. בהמשך התפתחות העובר, התאים הופכים לתאי עצב, תאי שריר, תאי כבד וכל שאר סוגי התאים – כל אחד מהם מתמחה ונושא משימה ספציפית בגוף הבוגר. המסע הזה מתא לא בוגר לתא מתמחה נחשב קודם כחד כיווני. הסברה היתה שהשינויים בתא נעשים במהלך ההבשלה שאין יותר יכולת להחזיר את התא לשלב הלא בוגר – הפלוריפוטנטי שלו.

צפרדעים קופצים אחורנית בהתפתחות
ג’ון ב. גורדון איתגר את התפיסה השלטת לפיה תאים מתמחים מחויבים ללא חזרה לגורלם. הוא העלה השערה לפיה הגנום עשוי עדיין להכיל את כל המידע הדרוש לגזור את ההתפתחות של כל סוגי התאים השונים ביצור. ב-1962 הוא בחן את השערה באמצעות החלפת גלעין תא בביצית מופרית של צפרדע בגלעין של תא מתוך מעיה של צפרדע בוגרת. הביצית התפתחה לצפרדע משוכפלת. בניסויי המשך הוא הצליח לפתח צפרדעים בוגרות. גלעין התא הבוגר לא איבד את היכולת לגזור התפתחות של יצור שלם ומתפקד.

גילויו פורץ הדרך של גורדון נתקל בתחילה בספקנות אך התקבל כאשר אושר בידי מדענים אחרים שהצליחו לחזור עליו. הוא החל במחקר מאסיבי והשיטה פותחה עוד, דבר שהוביל בסופו של דבר גם לשיבוט יונקים (כשהמפורסמת שבהן הכבשה דולי). המחקרים של גורדון הראו לנו כי הגלעין של תא בוגר מתמחה יכול לחזור למצב הפלוריפוטנטי. ואולם הניסוי שלו כלל סילוק גלעין התא באמצעות פיפטות והעברתם לתאים אחרים, האם ניתן להחזיר את התא כולו למצב הפלוריפוטנטי של תא גזע?

מסע הלוך ושוב – תא בוגר חוזר להיות תא גזע?
שיניה יאמאנאקה הצליח לענות על השאלה הזו בפריצת דרך שביצע למעלה מ-40 שנה לאחר הגילוי של גורדון. המחקרים שלו עסקו בתאי גזע עובריים, כלומר תאים פלוריפוטנטים שבודדו מעובר וגודלו במעבדה. תאי גזע כאלו בודדו תחילה מעכברים בידי מרטין אוונס (זוכה פרס נובל לשנת 2007) ויאמאנאקה ניסה למצוא את הגנים השומרים עליהם לא בוגרים. כאשר כמה מהגנים הללו זוהו, הוא בחן האם מי מהם יכול לתכנת מחדש תאים בוגרים ולהפוך אותם לתאי גזע פלוריפוטנטים.

יאמאנאקה ושותפיו הכניסו את הגנים הללו בשילובים שונים לתוך תאים בוגרים מרקמות חיבור – פיברובלאסטים, ובחנו את התוצאה תחת מיקרוסקופ. הם מצאו לבסוף שילוב שעבד, והמתכון היה למרבה ההפתעה די פשוט. באמצעות הכנסת ארבעה גנים ביחד, הם יכלו לתכנת מחדש את הפיברובלאסט לתאי גזע לא מפותחים.

התוצאה מכונה תאי גזע מושרים פלוריפוטנטים (iPS) שיכולים להתפתח לכל תא כגון פיברובלאסטים, תאי עצב ותאי מעיים. הגילוי שתאים בוגרים יכולים לעבור תכנות מחדש לתאים פלוריפוטנטים פורסם בשנת 2006 ונחשב מיד לפריצת דרך חשובה.

מגילוי מפתיע לשימוש רפואי
גילויים של גורדון ויאמאנאקה הראה כי תאים מתמחים יכולים להפוך את שעון ההתפתחות בנסיבות מסוימות. כף כי הגנום שלהם עובר שינויים במהלך ההתפתחות, שינויים אלה אינם בלתי הפיכים. השגנו נקודת מבט חדשה על התפתחות התאים והאורגניזמים.

החוקרים בשנים האחרונות הראו כי תאי ה- iPS יכולים להפוך לתאים שונים בגוף. הגילוי מספק גם כלים חדשים למדענים בכל רחבי העולם והוביל להתפתחות בתחומים רבים של הרפואה. תאי iPS – תאי גזע מושרים – יכולים גם לשמש בבני אדם.

ניתן לקחת תאי עור מחולים במחלות קשות, להעביר אותם תכנות מחדש ולבכון במעבדה במה הם שונים מתאים של בריאים. תאים אלו מאפשרים פיתוח כלים רבי ערך להבנת מנגנונים של מחלות ולספק הזדמנויות חדשות לפיתוח טכנולוגיות ריפוי.

גורדון: המטרה: לספק תאים חלופיים ללב ולמוח מתאי עור או דם
סיר ג’ון ב. גורדון (Gurdon) נולד ב-1933 בדיפנהל בבריטניה. הוא קיבל את הדוקטורט מאוניברסיטת אוקספורד ב-1960 והיה פוסט דוקטורנט במכון הטכנולוגי של קליפורניה. הוא הצטרף לאוניברסיטת קיימברידג’ ב-1972 ושימש כפרופסור לביולוגיה של התא וראש קולג’ מגדלנה. כיום הוא ראש מכון גורדון בקיימברידג’. במסגרת זו הוא תיאר את מחקרו כ:”נסיון למצוא דרכים להשיג תאים עובריים מתאים של אדם בוגר.:
“המטרה בסופו של דבר היא לספק תאים חלופיים לכל סוג תא מתוך תאים שקל להשיגם באדם בוגר. לדוגמה היינו רוצים למצוא דרכים להשיג תאי לב או מוח חלופיים מתוך תאי עור או תאי דם.”

שיניה יאמאנאקה נולד באוסקה, יפן, ב-1962. הוא סיים את הדוקטורט ב-1987 באוניברסיטת קובה (Kobe) והוכשר כמנתח אורתופדי לפני שעבר למחקר בסיסי. יאמאנאקה קיבל את הדוקורט באוניברסיטת אוסקה ב-1993. לאחר מכן עבד במכון גלאדסטון בסן פרנסיסקו ובמכון נארה למדע וטכנולוגיה ביפן. יאמאנאקה הוא כיום פרופסור באוניברסיטת טוקיו ועמית במכון גלאדסטון.

למקור התמונה