סיקור מקיף

כיצד עובר שנחצה יכול להשלים את עצמו ולשמור על גודל יחסי נכון בין איבריו?

במכון ויצמן הצליחו להסביר מה אירע בניסוי מלפני 80 שנה בעובר סלמנדרה ואשר הניח את היסודות למחקר בתחום ההתפתחות העוברית

פרופ' נעמה ברקאי, פרופ' בני שילה ותלמיד המחקר דני בן-צבי, מכון ויצמן
פרופ' נעמה ברקאי, פרופ' בני שילה ותלמיד המחקר דני בן-צבי, מכון ויצמן

לפני כ-80 שנה ביצע המדען הגרמני הנס שפמן ניסוי שהניח את היסודות למחקר בתחום ההתפתחות העוברית. הוא חצה עובר סלמנדרה, והבחין כי חצי העובר שמכיל את צד הבטן (ונטרלי) מתנוון, ואילו חצי העובר המכיל את צד הגב (דורסלי) מצליח להשלים את החצי החסר, ויוצר עובר שהוא אומנם קטן יותר מהרגיל, אך הוא מכיל את כל המרכיבים החיוניים, ביחס כמותי נכון. בניסוי המשך, הוא נטל מספר תאים מחצי העובר הדורסלי (צד הגב) ושתל אותם בצד הוונטרלי (צד הבטן). להפתעתו, כתוצאה מכך התפתחו שני עוברים תאומים סיאמיים, קטנים אך מושלמים, שהכילו את כל המרכיבים החיוניים ביחס כמותי נכון. על עבודתו זו זכה שפמן בפרס נובל ברפואה ופיסיולוגיה לשנת 1935. אבל איך זה קורה? כיצד חצי עובר מסוים מצליח להשלים את עצמו בעוד החצי השני מתנוון? כיצד הוא שומר על גודל יחסי נכון בין איבריו?

מחקרים שונים שבוצעו בעבר הראו כי תהליכי התמיינות והתפתחות האיברים השונים בעובר קשורים לקבוצה של חומרים הקרויים מורפוגנים. חומרים אלה נוצרים במקום מסוים בעובר, ומתפזרים לאורכו בריכוזים משתנים, כאשר ריכוז המורפוגן מכתיב את זהות ואופי החלקים השונים של העובר. המדענים הבינו כי תאי העובר הנחשפים לריכוזים משתנים של המורפוגנים מתפתחים לרקמות ולאיברים הנחוצים. אבל כיצד מתפזרים המורפוגנים לאורך העובר, כדי לשמור על הגודל היחסי הנכון בין הרקמות המתפתחות? שאלות אלה נותרו במשך עשרות שנים ללא מענה, עד שבאחרונה – כ-80 שנים לאחר הניסוי הקלאסי והמכונן של שפמן – נפתרו במחקר שביצעו פרופ' נעמה ברקאי, פרופ' בני שילה ותלמיד המחקר דני בן-צבי מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, יחד עם פרופ' אברהם פיינסוד מבית-הספר לרפואה של האוניברסיטה העברית ו"הדסה" בירושלים.

המחקר הנוכחי החל כאשר פרופ' נעמה ברקאי ממכון ויצמן, פיסיקאית שבחרה לעסוק במחקר בתחום מדעי החיים, השתמשה בכלים הפיסיקליים העומדים לרשותה. יחד עם שותפיה למחקר היא יצרה מודל פעולה המתבסס על יחסי גומלין מורכבים ברשתות של גנים, והמתאר את התבטאות הגנים (ייצור החלבונים) באיזורים השונים של העובר,
כך שבצד הוונטרלי של העובר (צד הבטן) יימצאו כל המורפוגנים הדרושים להתפתחות כל איברי העובר, דבר שאינו קיים בצד הדורסלי (צד הגב). על-פי מודל זה, חומר מסוים (מורפוגן), הממלא תפקיד מפתח בהתפתחות העובר, מוסע לאיזורים שונים של העובר על-ידי חומר מעכב המתפקד כמעין "מעבורת", ושולט במידת הפעילות של החומר שהוא מוביל. ניסויים שבוצעו בעוברי צפרדע איששו את ממצאי המודל הזה.

המורפוגנים ומנגנון הפעולה שלהם, הקובעים את התפתחות העובר בציר המחבר את הבטן והגב, שמורים לאורך האבולוציה כך שגרסאות שלהם מצויות בבעלי-חיים שונים, החל מתולעים עבור דרך זבובים וכלה בבני-אדם. במחקר הנוכחי התגלה מנגנון נוסף, המאפשר לבעלי-חיים בעלי-חוליות, לשמור על גודל יחסי נכון של איברים המתפתחים בציר זה. כך מתקיימים, כידוע, הבדלים משמעותיים בין אורך ידיהם או רגליהם של בני-אדם גבוהים ונמוכים, אבל היחס בין היד לרגל של אותו אדם הוא קבוע.

הבנת תהליכי ההתפתחות של תאי עובר, והמנגנונים המכוונים את התפתחות הרקמות והאיברים, תוכל להוביל, בעתיד, לפיתוח שיטות רפואיות מתקדמות שיוכלו אולי לסייע בהשלמת רקמות ואיברים פגועים.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן