חוקרים גילו אילו גנים דרושים לכל שלב בהתמיינות תאים לתאי גזע עצביים ותאי עצב, כלומר להתפתחות המוח, ואילו מהם מעורבים במחלות של מערכת העצבים
תאי גזע פלוריפוטנטיים הם תאים שיכולים להתמיין לכל תא בגוף (כגון תאי עצב, שריר, עצם, עור ועוד), ולכן יש להם פוטנציאל לחדש ולרפא רקמות ואיברים שנפגעו. ברפואה רגנרטיבית (מחדשת), מגדלים המדענים והרופאים תאם כאלה, ממיינים אותם בתרביות במעבדה – ושותלים אותם אצל חולים. בנוסף ניתן להשתמש בהם למידול מחלות וזיהוי תרופות מתאימות. למשל ניתן ליצור תאים פלוריפוטנטיים מעוברים וילדים שסובלים ממחלה גנטית, לגדל אותם כך שיתמיינו לתאים הנחוצים (למשל תאי מוח), ולסרוק את התאים הללו כדי לגלות אילו תרופות יוכלו לתקן את הפגם שבהם.
מה השאלה? מתי מחלות גנטיות עצביות, כגון אוטיזם ומיקרוצפליה, מתחילות להתבטא אצל העובר?
“תאי גזע פלוריפוטנטיים הם אחד התחומים המעניינים ביותר בביולוגיה כיוון שניתן לגדל אותם לנצח בתרבית במעבדה ובצורה מתוכנתת למיין אותם כמו בהתפתחות העובר, תחילה לשלוש שכבות נבט ואחר כך ל-300-200 סוגי התאים בגופנו”, מסביר פרופ’ נסים בנבניסטי, חוקר גנטיקה, מחזיק בקתדרה לחקר סרטן ע״ש הרברט כוהן ומנהל את מרכז עזריאלי לתאי גזע ומחקר גנטי במכון למדעי החיים באוניברסיטה העברית בירושלים. מחקריו של פרופ’ בנבניסטי עוסקים בתאי גזע פלוריפוטנטיים, מחלות גנטיות, הנדסת רקמות, פגמים גנטיים ואפיגנטיים וחקר הסרטן. חתך בגופיף עוברי
באמצעות המחקר הביו-רפואי בתאי גזע פלוריפוטנטיים, שמתקיים במעבדתו של פרופ’ בנבניסטי כבר כ-25 שנה, ניתן לרכוש הבנה בסיסית על התפתחות ראשונית בעובר אדם, ליצור מודלים למחלות ולמצוא להן תרופות, לחקור תהליכים סרטניים, ולזהות את מכלול הפגמים שיכולים להיווצר בכרומוזומים שבתאי הגזע הפלוריפוטנטיים, בעת התמיינותם, כדי להבטיח תקינות גנטית לפני השתלתם אצל חולים.
לאחרונה, במסגרת מחקר שפורסם בכתב העת Nature, בודדו פרופ’ בנבניסטי וצוותו לראשונה תאי גזע פלוריפוטנטיים הפלואידים (בעלי עותק יחיד לכל גן). בעזרת תאים אלו יצרו ספרייה שמאפשרת לחקור כל גן המקודד (מתורגם) לחלבון בגוף האדם (כ-18,000 גנים). בכל גן יצרו עשר מוטציות שונות (באמצעות טכנולוגיית העריכה הגנטית קריספר), וכך פיתחו גם מודלים למחלות גנטיות רבות. “קל יותר לפגוע בגנים שנמצאים בתאים הפלואידים ולגלות מהי תוצאת הפגיעה. כך למשל סיווגנו את הגנים שקשורים לסרטן והראינו איך מוטציה בהם יכולה להוביל לגידול. כך גם זיהינו את קבוצות הגנים שנדרשות להתמיינות תאי הגזע הפלוריפוטנטיים לסוגי התאים השונים בגוף, בין השאר לתאי גזע עצביים, וזה היה הפתח לחקר מחלות גנטיות שמתפתחות במערכת העצבים המרכזית”, מסביר פרופ’ בנבניסטי.
מטרת מחקרם הנוכחי של פרופ’ בנבניסטי וצוותו, שזכה במענק מהקרן הלאומית למדע, היא להבין אילו גנים מעורבים בכל שלב של התמיינות תאי גזע עצביים ומתי מחלות גנטיות עצביות מתחילות להתבטא אצל העובר. לדבריו, “כדי למדל מחלה לא חייבים תאים בוגרים. אם היא מתחילה בתאים עובריים, צריך לחקור אותה מהשלב הזה. להבין מה השתבש כבר בתחילת הדרך”. תאי עצב שנוצרו במעבדה
לצורך מחקרם מבודדים החוקרים תאי גזע פלוריפוטנטיים הפלואידים מביצית לא מופרית ואז ניתן להפוך אותם לתאי עצב באמצעות קוקטייל חומרים ובהם ויטמין A וגורם הגדילה העצבי (חלבון המופרש מתאים וגורם לגדילה, התמיינות ושרידה של תאי עצב). הם גורמים לתאים להתמיין תחילה לתאי גזע עצביים ראשוניים ואחר כך לתאי עצב, תאי גליה (תאי תמיכה של תאי העצב במוח) ואורגנואידים מוחיים (גרסאות ממוזערות של המוח). לדברי פרופ’ בנבניסטי, “באמצעות מחקר זה והספרייה שיצרנו התחלנו לגלות מיהם הגנים והחלבונים שדרושים לכל שלב בהתמיינות תאים לתאי גזע עצביים ותאי עצב, כלומר להתפתחות המוח, ומהו השלב העוברי שבו מתפתחות מחלות גנטיות-עצביות. לדוגמה, כבר זיהינו אילו פגמים גנטיים (מוטציות) הקשורים לאוטיזם ולמיקרוצפליה מתבטאים כבר בתאי גזע עצביים, עוד לפני יצירת תאי העצב עצמם. בנוסף, הראינו כי 20% מהמחלות שפוגעות בגדילת העובר מתחילות כבר בשבוע הראשון של ההיריון. באמצעות שיטות המחקר הללו והשימוש בתאים העובריים, אנחנו יכולים לבחון מתי כל המחלות הגנטיות-עצביות מתחילות להתבטא ולנסות לזהות תרופות שמתאימות לפגם הגנטי שהוביל להן”. תאי גזע עובריים מאדם
החוקרים גם איחו את התאים ההפלואידים שהכילו מוטציות, עם תאים הפלואידים נורמליים, וכך קיבלו לראשונה ספריית תאים עם שני עותקי גנים, עותק אחד נורמלי ואחד מוטנטי, מצב שמאפיין את רוב מקרי האוטיזם ומחלות נוספות. בשלב הבא הם מתכוונים למיין את הספרייה לתאי עצב ולגלות כיצד המחלות מתבטאות בהם בשאיפה למצוא עבורם תרופות בעתיד. בעבר כבר גילו החוקרים תרופות מתאימות לתסמונת איקס שביר (שגורמת ללקות שכלית התפתחותית ולאוטיזם) באמצעות מודלים שיצרו למחלה ובחנו אותן בניסויים פרה-קליניים, וכעת הם מקווים שייבחנו בניסויים קליניים.
החיים עצמם:
פרופ’ נסים בנבניסטי, נשוי + שלושה ילדים ושלושה נכדים, מתגורר בירושלים. המשפחה והעבודה (“בעיקר עם צוות הסטודנטים/יות והחוקרים/ות הנפלאים שעובדים במעבדתי”), ממלאות את רוב זמנו. בשאר הזמן נהנה לצפות עם אשתו בהצגות ובאופרה בארץ ובחו”ל.
עוד בנושא באתר הידען:
