האינטרנט הגנטי

מדעני מכון ויצמן למדע גילו, כי מולקולות שלמות של אר-אן-איי שליח יכולות לעבור בין תא לתא באמצעות ננו-צינוריות

בבחירה בין עלייה למטוס דרך גשר (“שרוול”) לבין המתנה לאוטובוס – נדמה כי האפשרות המועדפת היא ברורה. על אף שמדובר במעבר מהיר ונוח, גשרי עלייה למטוס נכנסו לשימוש רק בשנות ה-60 של המאה הקודמת, ובישראל קרה הדבר רק ב-2004. שורת תגליות מהשנים האחרונות חשפה, כי גם תאים יכולים להעביר מטענים באמצעות “שרוולים” – צינוריות זעירות אשר נשלחות מקרום התא ומתחברות אל קרום התא השכן. רשת הצינוריות המיסתורית זכתה בכתב-העת המדעי Nature לתואר “האינטרנט של התאים”. מדעני מכון ויצמן למדע תרמו באחרונה לפיענוח המיסתורין, והראו כי הצינוריות יכולות להעביר מידע גנטי אשר עשוי להשפיע באופן מיידי על תיפקוד תאים שכנים.

לתאים יש דרכים רבות לתקשר ביניהם, וזו יכולת חיונית להתפתחות יצורים רב-תאיים ולתיפקודם. חוקרים רבים מתעמקים כיום באחת מהן: הפרשת בועיות הנושאות מסרים מולקולריים, בדומה לאותם “שאטלים” בשדה התעופה. בשנים האחרונות התגלה, כי הבועיות עשויות להכיל גם מידע גנטי – סוגים שונים של מולקולות אר-אן-איי. בשונה ממסרים מולקולריים אחרים, מעבר מולקולות אר-אן-איי שליח יכול לא רק להעביר אותות לתאים אחרים, אלא אפילו לשנותם הלכה למעשה, שכן מולקולות אלה מעבירות את המתכון לייצור חלבונים מהדי-אן-איי אל “המכונות התאיות” לבניית חלבונים. עם זאת, המטען הגנטי שהתגלה בבועיות הורכב בדרך כלל ממולקולות קטנות יחסית, כגון מיקרו-אר-אן-איי או מקטעים של אר-אן-איי שליח, ולא מ”המתכון המלא” לייצור חלבון. במחקר הנוכחי, שהוביל החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד”ר גל חיימוביץ מהמעבדה של פרופ’ ג’פרי גרסט במחלקה לגנטיקה מולקולרית, תועד לראשונה מעבר של מולקולות שלמות של אר-אן-איי שליח אשר נעו אל תאים שכנים, אך לא ב”אוטובוסים”, כי אם ב”שרוולים”. הממצאים התפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי רשומות האקדמיה האמריקאית למדעים (PNAS).

כמעט כל המחקרים בתחום זה התמקדו בשיטות ביוכימיות ובריצוף אר-אן-איי, אבל אנחנו רצינו ‘לראות בעיניים’ את התקשורת בין התאים”/

“בתחילת הדרך לא הכרנו את הננו-צינוריות, אבל התעניינו במעבר אר-אן-איי בין תאים”, מספר ד”ר חיימוביץ, אשר התחיל את המחקר בארצות הברית, במעבדה של פרופ’ רוברט סינגר מבית הספר לרפואה על-שם אלברט איינשטיין בניו יורק. “כמעט כל המחקרים בתחום זה התמקדו בשיטות ביוכימיות ובריצוף אר-אן-איי, אבל אנחנו רצינו ‘לראות בעיניים’ את התקשורת בין התאים, כלומר לבחון את מעבר המולקולות באמצעות הדמיה”. לשם כך יצר ד”ר חיימוביץ תרבית משותפת של שני סוגי תאים: בסוג הראשון סומנו, באמצעות היברידיזציה פלואורסצנטית בתרבית (FISH), מולקולות אר-אן-איי שליח אשר לא היו קיימות בסוג השני. “לא ידענו לְמה לצפות, אבל כבר בתרבית הראשונה הופתענו לגלות בתוך זמן קצר, כחצי שעה, מעבר של מולקולות שלמות. אפשר היה ממש לספור כמה מולקולות עוברות, משהו שקשה מאוד לעשות בריצוף אר-אן-איי בגלל הכמות הזעומה”. הממצאים חזרו על עצמם גם בתרבית משותפת של תאי עכבר עם תאי עכבר, וגם בתרביות של תאי עכבר עם תאי אדם.

אבל כיצד עברו המולקולות? “הבנו שלא מדובר בתקשורת באמצעות בועיות, מכיוון שכאשר יצרנו הפרדה בין שני סוגי התאים בתרבית, גילינו שללא מגע ישיר אין מעבר מולקולות”, משחזר ד”ר חיימוביץ. “חיפשנו תשובות בספרות כדי להבין באיזה מנגנון מדובר, והגענו למחקרים על ננו-צינוריות”. בהמשך איתר ד”ר חיימוביץ את הצינוריות גם בהדמיה. כדי לוודא שעיניו אינן מתעתעות בו, הוא השתמש בחומר לעיכוב יצירת הצינוריות, וראה כי מעבר המולקולות נעצר בהתאם.

גילוי רשת החוטים הנסתרים מסעיר את הקהילה המדעית, שכן הוא משנה במידה רבה את התפיסה המקובלת ביחס למהותו של תא, ועד כמה הוא נפרד מתאים אחרים. כמה מדענים אף מיהרו לטעון, כי זו תופעה שמתרחשת בתנאי מעבדה בלבד. אולם, מאז התגלו עדויות לכך גם בגוף חי. “השאלות הגדולות כעת הן, האם המעבר של אר-אן-איי שליח מתרחש גם בגוף, ואם כן, באילו היקפים ולאילו שימושים?”, אומר פרופ’ גרסט. “אפשר לשער כי מנגנון כזה יכול לשמש בתהליך ההתפתחות, למשל לתיאום בין תאים בתהליך ההתמיינות. ידוע גם כי תאים סרטניים יכולים ‘לגייס’ תאים בריאים לתמוך בהם, וייתכן שהם משפיעים עליהם באמצעות מנגנון זה”. המשך המחקר עשוי לפתוח דלת גם בפני גישות טיפוליות חדשות שבהן תשמש העברת מידע גנטי באמצעות תאים הנודדים בגוף, לצורכי ריפוי.

מולקולה שלמה של אר-אן-איי שליח מורכבת בממוצע מ-1,000 בסיסים חנקניים, בהשוואה לכ-20 בסיסים חנקניים במולקולה של מיקרו אר-אן-איי.

#מספרי_מדע

למאמר המדעי