שיר השרירים

כיצד מתחולל שלב מפתח בהתפתחות רקמת שריר בעובר

תהליך ההתפתחות של רקמת שריר בעובר מורכב מכמה שלבים. בשלב הראשון, תאי העובר הראשוניים מתמיינים לתאים שמתעתדים להפוך לתאי שריר. התאים המצויים בשלב הזה בתהליך ההתמיינות קרויים מיובלסטים. בשלב השני, המיובלסטים מזהים אלה את אלה, ונצמדים זה לזה. בשלב השלישי מתחולל איחוי שבמסגרתו הקרומים שבין התאים מתאחים ונפרצים, כך שנוצרים תאים מאוחדים, גדולים ורבי-גרעינים. תאים מאוחים ומאוחדים אלה הם סיבי השריר שמסוגל להתכווץ, להפעיל כוח ולבצע עבודה.

הדרך שבה תאים מיובלסטים מזהים זה את זה ונצמדים זה לזה הייתה ידועה, אבל הדרך שבה מתבצע איחוי הקרומים נותרה בגדר תעלומה. מחקר שביצעו באחרונה מדעני מכון ויצמן למדע שופך אור חדש על התהליך הזה. במחקר השתתפו תלמידת המחקר ראדה מסארווה וטכנאית המעבדה שרי כרמון, בהנחייתם של ד”ר אייל שכטר ופרופ' בן-ציון שילה, מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע. כן השתתפה במחקר ד”ר ורה שינדר מהיחידה למיקרוסקופיית אלקטרונים. תהליך ההכרה ההדדית של התאים המיובלסטים מבוסס על מולקולות זיהוי חלבוניות המצויות בקרומי התאים כך שקצה אחד שלהן בולט החוצה, ואילו הקצה האחר נמצא בתוך התא. כאשר שתי מולקולות זיהוי כאלה נצמדות זו לזו, התאים עוגנים זה לצד זה, במרחק קצר. אבל מה גורם להם להתאחות?

מדעני המכון גילו כי חלבון מסוים, הנקשר לחלקה הפנימי של מולקולת הזיהוי של תא המיובלסט (המתעתד להפוך לתא שריר), ממלא תפקיד מפתח בתהליך איחוי התאים. חלבון זה, הקרוי WIP, מקשר בין מולקולת הזיהוי וההיצמדות, לבין מנגנון השלד התאי המבוסס על סיבים של החלבון אקטין. בשלב זה, מנגנון השלד התאי מפעיל כוח שיוצר פתחים בקרומי התאים הצמודים, ומרחיב אותם, דבר שגורם, למעשה, לאיחוי התאים. המדענים גילו, כי החלבון WIP נכנס לפעולה כאשר התא מקבל איתות חיצוני בדמות הזיהוי וההיצמדות לתא מיובלסט אחר. רק לאחר קבלת האות הזה, מקשר ה-WIP את מולקולות הזיהוי וההיצמדות למנגנון השלד התאי.

מתברר, שהחלבון WIP שמור באבולוציה; כלומר, גרסאות שלו קיימות בכל בעלי-החיים, החל ממיקרואורגניזמים כמו שמרים, דרך תולעים וזבובים, וכלה בבני-אדם. במילים אחרות, חלבון זה ממלא תפקיד חיוני בתהליכי החיים של בעלי-חיים רבים, לרבות האדם. המדענים אומרים שמכיוון ש-WIP שמור באבולוציה, מחקרים שמתבצעים על תיפקודו של החלבון הזה בגופם של זבובים, עשויים ללמד על עקרונות פעולה דומים המאפיינים את גוף האדם.

מדעני המכון השתמשו בשיטות גנטיות כדי לסלק את הגן האחראי לייצורו של החלבון WIP מעוברים של זבוב הפירות הקרוי “תסיסנית המחקר” (דרוזופילה). כך עלה בידם להראות, שבעוברים שבהם לא יוצר החלבון WIP, לא נוצרו סיבי שריר תקינים. התאים המיובלסטים זיהו זה את זה ונצמדו – אבל הקרומים שלהם לא התאחו, והם לא יצרו יחד את המבנה המאוחד הרב-גרעיני שמהווה את סיב השריר. ממצאים אלה פורסמו בכתב-העת המדעי Developmental Cell.

מחקר זה תורם להבנה טובה יותר של תהליך בניית השריר, דבר שעשוי לסייע, בעתיד, לפיתוח דרכים מתקדמות לריפוי שרירים בבני-אדם. דרך אחת כזאת עשויה להתבסס על איחוי של תאי גזע עם סיבי שריר פגועים או מנוונים.

איחוי קרומים הוא שלב חיוני ביצירת סוגים שונים של תאי עצם, תאי שליה ותאים של המערכת החיסונית, וכן בתהליכי הפריה וחדירה של נגיפים לתאים חיים. הבנה טובה יותר של תהליך האיחוי עשויה להביא לפיתוח דרכים לעידוד התהליך הזה במקרים שבהם הוא רצוי, ולעיכובו, במקרה שבו הוא עלול לגרום נזק.  אפשר לראות, שהסיבים התקינים מורכבים מתאים גדולים ורב-גרעיניים. לעומתם, סיבי השריר בעוברים המוטנטיים הם רזים ובלתי-מסודרים, כתוצאה מכישלון של תאי השריר באיחוי תאי השריר המייסדים.