מי אמר שתאי שערה באוזן של יונקים לא יכולים להתחדש?

בעזרת ריפוי גנטי הצליח חוקר ישראלי לגרום להתחדשות של תאי שערה באוזן של חזירי ים בוגרים

מרית סלוין

סיב עצב חדש (בירוק) צומח מעצב השמע לעבר שני תאי שערה חדשים (באדום) שנוצרו לאחר השתלת הגן. תצלום: אוניברסיטת מישיגן

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/earnerve.html

יכולת השמיעה קשורה במבנה תקין של תאים מיוחדים באוזן הפנימית, הנושאים על פניהם שלוחות דקיקות דמויות שערות. מסיבות גנטיות או בעקבות אירועים סביבתיים כמו זיהומים באוזן, חשיפה ממושכת לרעש חזק ותופעות לוואי של תרופות מסוימות, או במהלך ההזדקנות, נהרסים תאי השערה ונפגעת השמיעה עד כדי חירשות מוחלטת. ביונקים, בכללם בני אדם, זהו מצב בלתי הפיך משום שתאי השערה אינם מסוגלים להתחדש. אולם במחקר חדש שנעשה באוניברסיטת מישיגן בארה”ב הצליחו חוקרים לגרום להתחדשות של תאי השערה באמצעות ריפוי גנטי. המחקר התפרסם בשבוע שעבר בכתב העת “.”Journal of Neuroscience.

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 בתאי השערה המחפים את פנים השבלול. 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 מהאותות העצביים המתאימים להגיע למוח והשמיעה נפגעת.

בסוף שנות השמונים התפרסמו מחקרים שהראו כי אי יכולתם של תאי השערה ביונקים להתחדש אינה מאפיינת את כל היצורים החיים. נמצא שבעופות תאי השערה מתחדשים באופן ספונטני – בכל מקום שנהרס תא שערה מתפתח תא חדש, הממלא את מקומו. הממצאים האלה המריצו מעבדות מחקר רבות לנסות להבין את מנגנון ההתחדשות בעופות וללמוד ממנו כיצד לגרום להתחדשות התאים ביונקים. אחת המעבדות האלה היתה מעבדתו של פרופ' יהואש רפאל, ישראלי המנהל את מחקרו במחלקת אף-אוזן-גרון בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מישיגן.

בתחילת שנות התשעים התגלו גנים הפעילים בתהליך התפתחות האוזן. אחד מהם, שקיבל את השם ,Math1 שייך למשפחה גדולה של גנים שנשמרו במהלך האבולוציה ונמצאו בבעלי חיים שונים, החל בזבובים וכלה בבני אדם.Math1 מנחה את התאים העובריים באוזן להתפתח לתאי שערה.
תאי השערה מונחים על תאים המספקים להם תמיכה מכנית וביוכימית. במהלך ההתפתחות העוברית תאי השערה ותאי התמיכה שלהם מתפתחים ממוצא משותף: התאים שבהם הגן Math1 פעיל מתפתחים לתאי שערה, ותאים שבהם נמנעת פעילותו מקבלים תפקידים אחרים. עם סיום ההתפתחות העוברית ביונקים נפסק ייצור תאי השערה. בניגוד לתאי חיפוי אחרים בגוף, כמו תאים המחפים את העור או את צינור העיכול, רקמת החיפוי של האוזן הפנימית, המורכבת, כאמור, מתאי שערה, אינה מכילה תאי גזע ולכן אינה מסוגלת להתחדש.

“מניסויים קודמים ידענו שתאי התמיכה באוזן של עופות הם התאים היוצרים תאי שערה חדשים, אבל לא היתה כל עדות לכך שזה יעבוד גם במערכת השמיעה של היונקים”, אומר רפאל. “לאחר שהתגלה הגן Math1 החלטנו לבדוק זאת. כשגרמנו לפעילות גבוהה של הגן Math1 בתאי תמיכה בוגרים בשבלול האוזן של חזירי ים, ראינו שהם משנים את ייעודם והופכים לתאי שערה. בעקבות הממצא הזה החלטנו לפתח טכנולוגיה להחדרת הגן לתאי התמיכה בתקווה שנצליח להפוך אותם לתאי שערה”.

ד”ר קוהיי קוואמוטו, שביצע את ניסויי המעבדה, השתמש בנגיף לנשיאת הגןMath1 לתאים. הוא החדיר לנגיף את הגן והזריק את הנגיף המהונדס לנוזל הפנימי של האוזן של 14 חזירי ים בוגרים. אותו מהלך, אך ללא החדרת הגן, נעשה על 12 חזירי ים ששימשו קבוצת ביקורת. החל מחודש אחרי החדרת הגן, סרקו החוקרים במיקרוסקופ אלקטרוני את האוזן הפנימית של שתי קבוצות החיות. בקבוצת הניסוי שקיבלה את הגן הבחינו החוקרים בתאי שערה חדשים באזורים שבהם תאים אלה אינם נוצרים בדרך כלל. לעומת זאת, בחיות הביקורת לא נמצאו תאי שערה חדשים. “האוזן הפנימית היא מטרה אידיאלית לריפוי גנטי מכיוון שהיא סגורה, אך לא אטומה, ולכן מבודדת היטב”, אומר רפאל. “כל זמן שכמות הנגיף המוחדרת לאוזן קטנה, התפשטותו לאיברים נוספים מינימלית והסיכון ברעילות למערכות גוף אחרות נמוך מאוד”.

אחת התוצאות המפתיעות בניסוי היתה גילוים של סיבי עצב דקיקים שצמחו לעבר התאים החדשים. “זה מראה שתאי השערה החדשים מייצרים אותות הגורמים ליצירת שלוחות תאי עצב, ושתאים אלה מגיבים ככל הנראה לאותות”, אומר רפאל. בשלב הבא של המחקר יבדוק הצוות אם תאי השערה של חזירי הים אכן פעילים ומסוגלים להעביר אותות לעצבי השמע.

“זאת רק ההתחלה”, אומר רפאל. “בשלב זה יש בידינו הוכחת העיקרון המראה שבאמצעות ריפוי גנטי עם הגן המתאים, תאי התמיכה מסוגלים להיהפך לתאי שערה. החוליה החלשה בינתיים היא הנשא הנגיפי. אנחנו מצפים לפיתוח נשאים נגיפיים שאינם גורמים לתופעות לוואי, או נשאים לא נגיפיים שיצליחו להחדיר ביעילות את המטען הגנטי”.

פרופ' רפאל ופרופ' קרן אברהם, מבית הספר לרפואה ע”ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, מנסים ליישם את השיטה החדשה בעכברים חירשים מסיבות גנטיות ובעכברים שאיבדו את השמיעה כתוצאה מהזדקנות. “אם נצליח לשפר את השמיעה בעכברים, אנחנו מקווים להשתמש בשיטה כדי לרפא חירשות בבני אדם, בעיקר באוכלוסייה מבוגרת הסובלת מפגיעה בשמיעה בשל איבוד תאי שערה”, אומרת אברהם.

ידען רפואה גנטית

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~546541860~~~25&SiteName=hayadan