שיקום חלקי של מערכת השמיעה אצל בעלי חיים באמצעות השתלת גן מעורר את התקווה שבעתיד יוכלו לרפא בצורה דומה גם בני אדם
מרית סלוין
תצלום: פרופ' יהואש רפאל, אוניברסיטת מישי
איבוד שמיעה יכול להיגרם מסיבות גנטיות או כתוצאה מזיקנה, זיהום, מחלה אוטואימונית או חשיפה לרעשים בעוצמה חזקה ביותר. בכל המקרים האלה נהרסים תאים המחפים את האוזן הפנימית ונושאים על פניהם שלוחות דקיקות דמויות שערות. יכולת השמיעה תלויה במבנה התקין של תאי השערה. ביונקים, בכללם בני אדם, הרס תאים אלה הוא בלתי הפיך – הם אינם מסוגלים להתחדש, ולכן כשהשמיעה נפגמת אי אפשר לשקמה.
באוזן נורמלית תנודות גלי הקול מכות בעור התוף וממנו עוברות לנוזל הנמצא בתוך מבנה דמוי שבלול באוזן הפנימית. כשהנוזל בשבלול נע הוא גורם לתנודה של השערות. בעקבות זאת שולח תא השערה אות עצבי המגיע לאזור השמע במוח. תדירויות שונות של גלי קול גורמות לתנודת שערות באזורים שונים של השבלול, וכך נעשית ההבחנה בין צלילים שונים. הרס תאי השערה או פגיעה בהם מונעים מהסיגנלים המתאימים להגיע למוח, והשמיעה נפגעת. תאי השערה מונחים על תאי תמיכה המספקים להם תמיכה מכנית וביוכימית.
מיליוני אנשים בעולם סובלים מחירשות מסיבה זו או אחרת, וכבר שנים רבות מדענים מחפשים דרך לשקם את תאי השערה ולהחזיר את השמיעה, לפחות חלקית, אך ללא הצלחה. באחרונה הצליח החוקר הישראלי פרופ' יהואש רפאל במה שמדענים לפניו נכשלו. רפאל, המנהל את מחקרו במחלקת אף-אוזן-גרון בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מישיגן, הצליח יחד עם עמיתיו, לאחר 11 שנות מחקר, לגרום לצמיחת תאי שערה חדשים באוזן הפנימית של חזירי ים חירשים ולשקם את שמיעתם. המחקר – צעד חשוב לקראת שיקום השמיעה בבני אדם – התפרסם ביום שני במהדורה המקוונת של כתב העת "Nature Medicine".
בתחילת שנות התשעים התגלו גנים שיש להם תפקיד בהתפתחות האוזן. אחד מהם, Atoh1, ממלא תפקיד מפתח בהתפתחות תאי השערה ותאי התמיכה שלהם: הגן מנחה חלק מהתאים העובריים באוזן להתפתח לתאי שערה, ותאים שבהם נמנעת פעילותו הופכים לתאי תמיכה. אצל יונקים, עם סיום ההתפתחות העוברית הגן מושתק ואין אפשרות להפעילו מחדש. ייצור תאי השערה נפסק. בניגוד לתאים אחרים מאותו מוצא, כמו תאים המחפים את העור או את צינור העיכול, רקמת החיפוי של האוזן הפנימית אינה מכילה תאי גזע ולכן אינה מסוגלת להתחדש.
רפאל וצוותו החליטו לנקוט בשיטה של ריפוי גנטי ולהשתיל את הגן Atoh1, בתקווה שהפעולה תגרום לשיקום מערכת השמע. הם ערכו את המחקר על חזירי ים שתאי השערה שלהם נהרסו באמצעות תרופות והשמיעה שלהם נפגעה באופן בלתי הפיך. האתגר שעמד לפני החוקרים היה טכנולוגי: "החדרה של גן לתוך חלל זעיר באוזן הפנימית היתה משימה מורכבת שלא נוסתה באף מעבדה", אומר רפאל. "לשם כך פיתחנו שיטה כירורגית – הליך שארך שנתיים".
הצוות השתמש בגן Atoh1 שנלקח מעכבר, וד"ר מסהיקו איזומיקאווה, אחד החוקרים במעבדה של רפאל, השתיל את הגן בחומר הגנטי של נגיף ששימש כנשא המאפשר לגן להיקלט בתאים. לאחר מכן החדיר את הנגיף לתאים באוזן השמאלית של עשרה חזירי ים.
לאוזן הימנית של חזירי הים לא הוחדר הגן, והיא שימשה לביקורת. בנוסף, היתה קבוצת ביקורת ובה חזירי ים שהחוקרים פגעו בשמיעתם אך לא החדירו להם את ההגן. "האוזן הפנימית היא מטרה אידיאלית לריפוי גנטי מכיוון שהיא סגורה, אם כי לא אטומה, ולכן מבודדת היטב. כל זמן שכמות הנגיף המוחדרת לאוזן קטנה, התפשטותו לאיברים נוספים מינימלית, והסיכון של הרעלת מערכות גוף אחרות נמוך מאוד", מסביר רפאל.
לאחר שמונה שבועות בדק ד"ר איזומיקאווה באמצעות תמונות מיקרוסקופיות את מצב האוזניים הפנימיות שהגן הוחדר בהן. הוא מצא שבשבלול צמחה כמות גדולה של תאי שערה. לעומת זאת, באוזניים שבהן לא הוחדר הגן לא צמחו תאי שערה חדשים. "מכיוון שלפני החדרת הגן ראינו שכל תאי השערה המקוריים בשבלול נהרסו, אנחנו יודעים שכל תאי השערה החדשים היו חייבים להתפתח מתאים שהונחו על ידי הגן Atoh1 להשתנות ולהפוך לתאי שמע", אומר רפאל.
עתה נותר לבדוק אם תאי השערה החדשים פעילים ומסוגלים לשקם את מערכת השמיעה. החוקרים השמיעו צלילים ובדקו את התגובה של האזור בגזע המוח שמגיב לגירוי שמע. מבחן זה, שנערך בגירסה דומה גם לבני אדם, בודק את סף השמיעה, כלומר את עוצמת הצליל שמעוררת תגובה בגזע המוח.
"ארבעה שבועות אחרי הטיפול סף השמיעה הצביע על חירשות עמוקה, אך לאחר שמונה שבועות הסף הממוצע אצל חיות שטופלו בגן Atoh1 ירד בכל תדירויות הקול שבדקנו בהשוואה לחיות הביקורת, והשמיעה השתפרה. זהו הממצא המרגש ביותר במחקר שלנו", אומר רפאל.
שיקום השמיעה שהושג הוא אכן התקדמות חשובה, אך רפאל מדגיש שהשמיעה לא חזרה למצב נורמלי. "בשלב מוקדם זה השיקום המבני והתפקודי של מערכת השמע אינו מושלם", הוא אומר. "נראה שנחוצות עוד שנים על מנת לפתח את הריפוי הגנטי לקראת יישומו בבני אדם".
"זאת בהחלט בפריצת דרך", אומרת פרופ' קרן אברהם מבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב, החוקרת את הגנטיקה של החירשות. "היכולת לשחזר שמיעה חלקית בחזירי ים על ידי החדרת גן לתאי השמע מראה כי יש פוטנציאל לשקם שמיעה בבני אדם. הדבר מוכיח לנו את החשיבות שבפענוח הגנום האנושי: הכרת תפקוד הגנים מאפשרת לנו לנצל את הידע החדש לריפוי ליקויים בבני אדם. הגילויים של פרופ' רפאל וצוותו נותנים תקווה שדבר זה אפשרי".
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~88359158~~~174&SiteName=hayadan
