פלישת התאים – כיצד ניתקים תאים סרטניים מהגידול ומייסדים גרורות?

מדעני המכון פיתחו טכנולוגיית דימות חדשה, וחשפו באמצעותה את הדרך שבה מתפתחות “רגליים” על קרומי התאים. רגליים אלה מערערות את החומר שנמצא בין התאים לרקמה, וממלאות תפקיד מרכזי בהתפשטות הגרורות

השאלה: כיצד ניתקים תאים סרטניים מהגידול ומייסדים גרורות?

הממצאים:

תאים סרטניים, אשר משתחררים מן הגידול הראשוני בו נוצרו, נוטים לחדור אל כלי דם או לימפה, ודרכם הם מתפזרים ברחבי הגוף. חלק מן התאים אשר שורדים את המסע המורכב והמפרך הזה מצליחים לצאת מכלי הדם או הלימפה, לפלוש לרקמות הסמוכות, ולפתח בהן גרורות. יצירת הגרורות היא, במקרים רבים, השלב הקטלני בתהליך הגידולי. במחקר שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Scientific Reports חשפו מדעני מכון ויצמן למדע את הדרך שבה נוצרות בליטות זעירות המצויות על-גבי התאים הסרטניים, וכיצד מסייעות בליטות אלה להתפשטותם של התאים הסרטניים.

פרופ’ בני גיגר ותלמידת המחקר אור-ים רווח, מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע, חוקרים את המנגנונים אשר מאפשרים את פלישתם ואת נדידתם של התאים הסרטניים. בעבודתם הם מתמקדים באותן בליטות זעירות – הקרויות “אינוודופודיות” (invadopodia) – ומתפקדות כמעין “רגלים פולשניות” אשר מסוגלות לערער את החומר שנמצא בין התאים ברקמה, לחדור דרכו, ובכך לסייע ליצירתן של גרורות בגוף. פרופ’ גיגר וחברי קבוצתו ידעו, שרגל פולשנית מופיעה בתאים כאשר הם באים במגע עם הרקמה הבין-תאית. על-פי המודל המקובל, כדי לחדור לרקמה דחוסה זו, נצמדים אליה התאים, ומחלישים אותה באמצעות אנזימים מיוחדים שהם מייצרים. לאחר הריכוך מתארכת הרגל הפולשנית – וחודרת לרקמה. אך כיצד יכולה הרגל הפולשנית, בעת ובעונה אחת, גם לרכך את הרקמה וגם להיצמד אליה?

בשלב הראשון הראו המדענים, שהפלישה מתבצעת בשלבים. אזורי ההידבקות לרקמה הבין-תאית הם מבנים זמניים, אשר קושרים את התא למקום החדירה המיועד, ו”מסמנים״ את איזור הריכוך האנזימטי. עם פירוק הרקמה הבין-תאית נעלמים גם המגעים שבין התא לרקמה, והפלישה עוברת לשלב החדירה. בשלב זה מתפתחת ומתארכת בליטה דמוית גליל שבמרכזה אלומה של החלבון אקטין – מחלבוני התמיכה העיקריים של שלד התא, והתארכות האלומה דוחפת את הרגל הפולשנית אל תוך הרקמה השכנה. הסבר זה אמנם תואם את התצפיות שבוצעו בתאים פולשניים, אך הוא אינו מסביר מדוע התארכות אלומת האקטין גורמת לדחיפה של קרום התא, אך אינה מפעילה כוח, למשל, כלפי מרכז התא.

עם פירוק הרקמה הבין-תאית נעלמים גם המגעים שבין התא לרקמה, והפלישה עוברת לשלב החדירה. כדי לבחון את שני הקצוות של אלומת האקטין המתארכת, פיתחו המדענים טכנולוגיית דימות חדשה אשר משלבת שימוש במיקרוסקופ אור ומיקרוסקופ אלקטרונים ייחודי, ובאמצעותה הם איפיינו את הרגל הפולשנית, מקצה לקצה. המדענים גילו, כי אלומת האקטין, אשר פועלת כשלד הפנימי של הרגל הפולשנית, נשענת, בקצה הפנימי שלה, על גרעין התא, תוך שהיא מעוותת את הגרעין ומעקמת אותו. “תפקידו העיקרי של גרעין התא הוא אחסון החומר התורשתי שבתא, אך התגלית שהוא גם משתתף בתהליכים של יצירת גרורות סרטניות הייתה בלתי- צפויה לחלוטין”, אומר פרופ’ גיגר.

בשלב זה של המחקר נותרה שאלה מרכזית ללא פתרון: כמה כוח מפעילה הרגל הפולשנית על הרקמה אליה היא פולשת? כדי לענות על שאלה זו חישב ד”ר אריאל ליבנה, חבר בקבוצתו של פרופ’ גיגר ופיסיקאי בהכשרתו, את הכוח שמפעילה הרגל הפולשנית, בהתבסס על העיוות שנגרם לגרעין התא עקב התארכות סיבי האקטין. חישוב זה הצביע על יכולת מרשימה של השלד שבליבת הרגל הפולשנית לפתח כוחות דוחפים, אשר מאפשרים לתאים הסרטניים לפלוש אל תוך הרקמה. “באמצעות חקר התכונות הפיסיות והמכניות של פעולת הרגל הפולשנית, תוך פיתוח גישות מחקר חדשות”, אומר פרופ’ גיגר, “חשפנו תמונה מפורטת של הדרך הרב-שלבית שבה מתחילים תאים סרטניים בגידול מוצק את מסעם הגרורתי ברחבי הגוף”.

ממצאים אלה עשויים להניב תשובות שהן חיוניות לשם הבנת התהליך הגרורתי, ואולי אף דרכים למניעתו, אך הם בעיקר מעלים הרבה שאלות חדשות: האם הכוח שמופעל על גרעין התא משפיע על תפקידו העיקרי – ויסות ביטויי הגנים ותרגומם לכדי שינויים נוספים בתא הסרטני? מהו הבסיס המולקולרי ליצירתן של רגליים פולשניות בתאים סרטניים, ומה קובע את המיקום ואת התזמון של תהליך ההיצמדות והפלישה?שאלות אלה ואחרות עומדות במרכז המחקרים אשר מתבצעים בימים אלה.

מספרי מדע

אורכה של הרגל הפולשנית הזעירה הוא כ- 0.0005 מילימטר, אך הכוח האדיר שהיא מפעילה על הרקמה שסובבת אותה שקול לזה שמפעילה משקולת של 20 ק”ג המונחת על קערת איטריות מבושלות.