לשפוך את הקרביים – ולבנות אותם מחדש

חוקרות מאוניברסיטת תל אביב גילו במימי מפרץ אילת יצור ימי חדש שיודע לפלוט את כל מערכת העיכול שלו בעת סכנה, להישאר בחיים ואז לבנות אותה מחדש  האם יתכן שנמצא מפתח לחידוש איברים חיוניים גם באדם? המאמר פורסם בסוף השבוע בכתב העת Scientific Reports מקבוצת Nature 

מדענים ורופאים בכל העולם מגלים עניין רב בנושא של חידוש תאים ואיברים, בתקווה שתימצא הדרך לבנות מחדש איברים שנפגעו או נכרתו מגופנו. ד”ר נועה שנקר והסטודנטית טל גורדון מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב גילו לאחרונה יצור ימי קטן ופשוט למראה, שמסוגל לעשות זאת באופן טבעי לחלוטין: זהו האיצטלן מסוג פוליקרפה, אשר בתגובה ללחץ מכאני קל פולט החוצה את כל מערכת העיכול שלו, ותוך זמן קצר מתקן את הנזק, ובונה לעצמו מערכת עיכול חדשה.

“בעלי חיים רבים מסוגלים לחדש איברים שאבדו,” אומרת ד”ר נועה שנקר, ביולוגית ימית מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל אביב, המשמשת כאוצרת באוסף חסרי החוליות הימיים במוזיאון הטבע על שם שטיינהרדט הפועל באוניברסיטה, ומכיל את האוספים הלאומיים של כל המינים החיים בישראל. “לדוגמה, לטאות מחדשות את זנבן, כוכבי ים מחדשים זרועות, ותולעים שטוחות מחדשות חלקי גוף שלמים, אך כל האיברים הללו אינם חיוניים לשרידותו של בעל החיים. האיצטלן, לעומת זאת, מסוגל לפלוט את כל מערכת העיכול – איבר קריטי שבלעדיו אין חיים, לשרוד בלעדיה פרק זמן מסוים, ובינתיים לבנות אותה מחדש. נראה שלאדם יש הרבה מה ללמוד מהיצור הקטן הזה, שמסתתר על שוניות אלמוגים בים.”

המחקר בוצע בשיתוף עם הסטודנטית לתואר שני טל גורדון, ופורסם ב-16 במרץ 2015 בכתב העת Scientific Reports, המשתייך לקבוצת Nature.

חידוש המעי בתוך 12 יום

“כחלק מעבודתנו, במסגרת היוזמה לטקסונומיה בישראל, אנחנו עורכים סקרים של יצורים ימיים חסרי חוליות המכונים איצטלנים, שחיים בשוניות האלמוגים באילת,” מספרת ד”ר שנקר. “כך גילינו שמין מסוים של איצטלן פולט דבר מה כשמנסים לדגום אותו. בדיקה נוספת העלתה שהעצם הנפלט הוא למעשה מערכת העיכול של האיצטלן.” תחקיר היסטורי מעמיק חשף כי חוקרי טבע שפעלו באירופה בסוף המאה ה-19 כבר הכירו את התופעה – אך איש מהם לא בירר את השאלה המהותית: האם האיצטלן נשאר בחיים לאחר המעשה הקיצוני?

כדי לתעד ולחקור את הנושא לעומקו, נטלו החוקרות מספר איצטלנים מהים למעבדה, גרמו להם לפלוט את מערכת העיכול בתגובה ללחץ מכאני קל, וערכו תצפיות. הן גילו שמיד לאחר הפליטה האיצטלן מתכווץ מאוד, ואף נסגר למשך 48 שעות, אך בהדרגה הוא מתאושש, נפתח וחוזר לתפקוד תקין. “הבנו, לתדהמתנו, שהאצטלנים מבצעים תהליך מופלא של התחדשות ותיקון רקמות,” אומרת ד”ר שנקר. “בבדיקה נוספת מצאנו שהם מחדשים את המעי תוך 12 יום, ואילו חלק נוסף של המערכת, מסנן מזון שנקרא סל הזימים, מתחדש בתוך 19 יום. זה ממש מדע בדיוני!”

הגנה מפני טורפים פוטנציאליים

מדוע נוקט האיצטלן בצעד קיצוני כל כך? מסתבר שפליטת מערכת העיכול וחידושה מהוות מרכיב מרכזי במנגנון הישרדות יעיל ביותר – שכן המין הספציפי שמסוגל לעשות זאת הוא מין מוצלח ומשגשג עד מאוד. למעשה, מבין כ-3,000 מינים מוכרים של איצטלנים בעולם, זהו המין הנפוץ ביותר בשונית אלמוגים באילת, ובין הנפוצים בשוניות בעולם כולו.

“האיצטלן הזה מוסווה היטב על השונית,” אומרת ד”ר שנקר. “צבעו חום, והוא מכוסה בדרך כלל במיני יצורים אחרים. הוא עצמו אינו משמש בדרך כלל כמזון לדגים – שכן טעמו אינו ערב לחיכם. באחד הניסויים שלנו הוצאנו 18 מערכות עיכול שפלטו איצטלנים לדגי שונית רעבים, והתוצאה הייתה אחידה: הדגים הכניסו את ‘המזון’ המוצע לפיהם, ופלטו אותו מיד. אנחנו עדיין לא יודעים מה המרכיב שיוצר את הטעם הרע, יתכן שהוא מגן על האיצטלנים מפני טורפים פוטנציאליים.” כעת סבורות החוקרות שבטבע האיצטלן פולט את מערכת העיכול כאשר דג המעוניין ביצורים הגדלים בסביבתו נוגס גם בו בטעות. לדבריהן, ייתכן שמדובר בפעולת הסחה, ואולי כך הוא מאותת לטורף: ‘אל תיגע בי. אל תאכל אותי. אני לא טעים’.

הקרובים ביותר לאדם

מעבר להיבט הזואולוגי, המרתק כשלעצמו, יש לתגלית החדשה פוטנציאל יישומי חשוב ביותר בתחום המחקר הרפואי. “תופעת פליטת המעי מוכרת מאד ממלפפוני ים. אך האיצטלנים כבר משתייכים למערכת המיתרנים,” מסבירה ד”ר שנקר. “מבין כל חסרי החוליות החיים בים, האיצטלנים הם הקרובים ביותר מבחינה אבולוציונית לחולייתנים – וביניהם גם ליונקים ולאדם. תכונות, מערכות ותהליכים רבים בגוף כמעט שלא השתנו במהלך האבולוציה – ולמעשה רקמות המעי ומערכת העיכול של האיצטלן, וגם תהליך התחדשות התאים המתרחש בתוכו, דומים מאוד לאלה שלנו. לכן האיצטלנים, שהם בעלי חיים נפוצים וזמינים, יכולים לשמש כחיית מודל מצוינות עבור מחקרים רפואיים עתידיים בנושא של חידוש רקמות רכות.”

כעת מבקשות החוקרות להרחיב את עבודתן עם האיצטלנים. במסגרת המחקר המתוכנן הן יגדילו את המדגם בשונית האלמוגים באילת, יעקבו מקרוב, יום אחר יום, אחרי תהליך ההתחדשות, ויבחנו מבחר שאלות מעניינות כמו: מאיזה גיל מסוגלים היצורים לפלוט את מערכת העיכול ולגדל חדשה? והאם איצטלן שכבר חידש פעם אחת את מערכת העיכול שלו, מסוגל לעשות זאת פעם נוספת? בנוסף הן תרות אחר שיתופי פעולה עם מדענים מתחומי חקר התאים והביו-רפואה, שיוכלו לבחון לעומקו את מנגנון ההתחדשות המופלא של האיצטלנים. “אנחנו מאמינות שמחקרים כאלה יוכלו לקדם את ההבנה לקראת פיתוח עתידי של תהליכי התחדשות איברים ורקמות באדם,” מסכמת ד”ר שנקר.