ייצור תאי לב מתאי עור איפשר לגלות פגמים שמובילים לכשל לבבי
לא כל אחד יכול לעשות כל דבר. אבל תאי גזע פלוריפוטנטיים הם, ככל הנראה, היוצאים הבולטים מהכלל הזה. אלה תאים שיכולים להתמיין ולהפוך להיות כל סוג מתאי הגוף (למשל תאי שריר, עצב, לבלב – וגם תאי לב). ברפואה המתקדמת אפשר להשתיל תאים כאלה – ולחזק, לחדש ולרפא בדרך זו רקמות שנפגעו. תחום רפואי חדש יחסית ומתקדם זה קרוי רפואה רגנרטיבית / מחדשת. הקושי הוא שתאי גזע מסוג זה קיימים בעובר מתפתח, כך שהיכולת להשתמש בהם מוגבלת מאוד. כאן נכנסים לתמונה תאי גזע פלוריפוטנטיים מושרים (Induced Pluripotent Stem Cells – iPSC). תאים אלה מופקים מתאים בוגרים כמו תאי עור או תאי דם לבנים, שקל יחסית לקבלם ולהשתמש בהם. התאים הבוגרים האלה עוברים תכנות גנטי שגורם להם “לנוע לאחור” במסע ההתמיינות ו”לחזור לילדות” – כך שהם יכולים, שוב, להתמיין ולהפוך לתאי הגוף השונים. את תאי הגזע המושרים ניתן לגדל בתרבית, להקפיאם ולהשתמש בהם במשך שנים רבות.
פרופ’ עופר בינה ופרופ’ אייל גוטליב מהטכניון; ופרופ’ מיכאל ארד מהמרכז הרפואי שיבא, משתמשים בטכנולוגיה זו ליצירת תאי לב. הם נוטלים תאים בוגרים מחולים במחלות לב תורשתיות ומייצרים מהם תאי גזע מושרים שנושאים את המוטציה הגנטית אשר גרמה למחלת הלב. באופן זה, גם תאי הלב שהתמיינו מאותם תאי הגזע נושאים את המוטציה ומשמשים מודל תאי של המחלה.
הפעילות החשמלית והמכנית של תאי הלב הללו דומה לזו של הלב האנושי, וכך החוקרים יכולים ללמוד על היבטים רבים של תפקוד הלב, כגון צימוד חשמלי-מכני, שחרור סידן תוך-תאי (שתורם להתכווצות הלב) ופוטנציאל פעולה (שינויים במתח החשמלי על פני קרום התא), ועל תגובות הלב לתרופות שונות. מחקרים נוספים בתחום זה מאפפשרים יצירה של רקמות רשתית ולבלב אשר יוכלו להחליף רקמות פגועות, או חולות, אולם המחקרים בשריר הלב, עדיין מצויים בשלבי ניסוי.
מטרתם של בינה, גוטליב וארד היא לחקור את הלב הבריא והחולה, וכך לנסות לפתח טיפולים למחלות לב תורשתיות. כיום הם מתמקדים במחלת דושן – Duchenne Muscular Dystrophy – מחלת ניוון שרירים חסרת ריפוי שנגרמת ממוטציה בגן שאחראי לייצור החלבון דיסטרופין, אשר חיוני להתכווצות התקינה של תאי שריר-שלד ותאי לב. בשנות חייהם הראשונות של החולים במחלה זו, הביטוי העיקרי של המחלה הוא אובדן מסת שרירי השלד והסרעפת, דבר שגורם לקשיים בניידות, נכות ובעיות נשימה קשות. עם ההתבגרות (בשנות העשרה המאוחרות), מתפתחת אצל החולים מחלת לב חמורה (קרדיומיופטיה – מחלת הלב המולדת הנפוצה ביותר). רוב החולים מתים סביב גיל 30 עקב קריסה נשימתית או לבבית.
בינה, גוטליב וארד חוקרים את מאפייני הלב הפתולוגיים של חולי דושן; הם נוטלים מהם תאים בוגרים (תאי עור), הופכים אותם לתאי גזע פלוריפוטנטיים, ומייצרים מהם תאי לב. מכיוון שתאי העור נושאים את המוטציה שגורמת למחלה, גם תאי הלב שנוצרים מהם חולים, וכך משמשים מודל של המחלה ומציגים תכונות פתופיזיולוגיות שונות.
באחד ממחקריהם האחרונים, שזכה במענק מחקר מהקרן הלאומית למדע, השתמשו החוקרים בשיטות מטבולומיות מתקדמות כדי למדוד בתאי הלב החולים (לעומת תאים שיוצרו מאדם בריא) מאות מטבוליטים (תרכובות המיוצרות בעת חילוף החומרים בתא). החוקרים גם בחנו בתאים (החולים והבריאים) את תפקוד המיטוכונדריה (אברון תוך-תאי שמייצר חלק ניכר מן האנרגיה הכימית שדרושה לתאי הגוף). כך עלה בידם לגלות כי המוטציה גורמת לירידה ברמתם של מטבוליטים חיוניים, לפגיעה בתפקוד הנשימה במיטוכונדריה, ולירידה ביכולתם של תאי הלב לייצר אנרגיה. בעקבות פגיעות אלה ונוספות, קורסים תאי הלב, עד שתפקוד הלב נפגע באופן חמור.
החוקרים השתמשו גם בשיטות אלקטרופיזיולוגיות כדי לחקור את הפעילות החשמלית של תאי הלב החולים, ומצאו כי היא אינה תקינה וכוללת הפרעות קצב שיכולות להיות קטלניות לחולי דושן ולגרום למוות לבבי.
בחלק אחר של המחקר בחנו המדענים את יכולתם של נוראפינפרין / אפינפרין (חומרים ממריצים שמופרשים ממערכת העצבים הסימפתטית בעיקר במצב דחק נפשי או פיזי), להגביר את כוח הכיווץ של תאי הלב החולים לעומת כול הכיווץ של תאי לב בריאים. נמצא כי תגובת תאי הלב החולים לחומרים אלו פחותה בהרבה מזו של התאים הבריאים. ממצא זה מסביר את פעילות הלב הירודה של חולי דושן ואת הקושי של הלב החולה להגיב למצבי עקה ופעילות גופנית. תגובה ירודה זו לנוראפינפרין / אפינפרין נובעת מכך שהמוטציה פוגעת ביכולת של התאים לגייס יוני סידן ממאגרים תוך-תאיים הדרושים להתכווצות שריר הלב.
החוקרים מקווים שעל סמך ממצאים אלה ונוספים אפשר יהיה לפתח תרופות חדשות או להשתמש בתרופות קיימות ביעילות רבה יותר, לשיפור הפגמים הלבביים של חולי דושן, ובדרך זו לשפר את מצבם ואף להאריך את חייהם.
החיים עצמם:
“לא ברור איך ומדוע החלטתי להיות מדען”, אומר פרופ’ בינה. “ביחוד לנוכח העובדה שלא הייתי מהמצטיינים בבית הספר. כנראה שהאנרגיה שלא ‘בוזבזה’ בתיכון שימשה יותר מאוחר ליצירת קריירה מדעית”. כשהוא לא עוסק במחקר מדעי, בינה אהב לעסוק בגינון (שהיה רלוונטי כאשר הוא ומשפחתן גרו בישוב נופית). אהבה נוספת שלו הן חופשות מרתקות, למשל, בווייטנאם ובגואטמלה.
עוד בנושא באתר הידען:
