איך שומר התא את עצמו מפני התפתחות סרטן?

חלוקת התאים בכל יצור חי היא אחד התהליכים הבסיסיים והמופלאים בטבע. איך מתרחש תהליך כזה בכזו דייקנות? שאלנו את ד”ר עמית צור מאוניברסיטת בר-אילן שעוסק בחקר הנושאים הללו

שני תאים בסיום החלוקה המחוברים עדיין זה לזה. שתי הנקודות הירוקות מראות את החלבון הפעיל בניתוק הסופי בין שני התאים.
תהליך חלוקת התא (הקרוי מחזור התא) הוא תהליך חד כיווני ובו שני מהלכים מרכזיים: הכפלת המטען הגנטי וחלוקת התא לשני תאי-בת זהים מבחינה גנטית שיעברו אף הם חלוקה. בתזמון ובדיוק אנליטי נשארת בתא ובצאצאיו אותה האינפורמציה. כל סטייה קטנה מהמסלול המדויק הזה תהיה הרת אסון. במקרה הרע מבחינת התא, אך טוב מבחינת האורגניזם – התא ימות. במקרה הפוך – התא ישרוד עם פגמים – תהליך שמביא להתפתחות סרטן.
איך מתרחשת חלוקה כה מדויקת? איך בכל זאת היצורים שורדים וחיים לאורך זמן?
צור: אמנם מחזור התא הוא תהליך רציף, אך ההתקדמות בו נעשית בשלבים מוגדרים היטב וביניהם נקודות ביקורת. מי שאחראי על הדיוק העדין של תזמון שלבי החלוקה השונים הם חלבונים. בשלבים שונים של מחזור החלוקה חלבונים שונים נמצאים ברמות שונות. חלבון יכול להיות חיוני בשלב מסוים והרסני בשלב אחר. יתרה מזו, פעמים רבות העלמות חלבון מסוים על ידי פירוק היא הסיגנל המאותת למעבר לשלב הבא, כפתיחת סכר המאפשר באחת מעבר מים ממקום למקום. לפני קבלת החלטה דרמטית כמו חלוקה, התא יודע לחוש את מצבו ולהעריך האם הוא בשל למעבר לשלב הבא. מי שאחראי על חישת מצב התא והחזרתו למצב תקין אם חלה שגיאה בתהליך, הם חלבונים מיוחדים המכונים “חלבוני תיקון .”למשל, ישנם חלבונים שיודעים לסרוק את הדנ”א ולתקן שגיאות שקרו בו במהלך הכפלתו. חלבונים אחרים מוודאים שהחומר הגנטי יתחלק בין תאי הבת באופן זהה. במקרה שהתא חש בתקלה הוא יעצור וינסה לתקן את השגיאה. במקרה של שגיאות שלא ניתנות לתיקון, התא מתאבד והשגיאות לא עוברות לדור הבא. שגיאות שחומקות ממנגנון התיקון מנציחות את הנזק והתא הופך במרבית המקרים לתא סרטני. היום ידוע שכמעט כל הגנים שמקודדים חלבוני תיקון של תהליכים שונים במחזור התא מעורבים בסרטן.

מה תרומתכם בתחום?
“אנו חוקרים כעת כיצד חלוקת התא מסתיימת, מי החלבונים המעורבים בכך וכיצד הם מבוקרים. לאחרונה מצאנו חלבון שנמצא בנקודת הניתוק בין שני תאים בסיום החלוקה ורמתו מבוקרת על ידי פירוק מתוזמן להפליא. נראה שהחלבון פעיל בניתוק הסופי בין שני התאים בסיום החלוקה, וכאשר רמתו אינה מאוזנת התאים אמנם מתחלקים, אך אינם מסוגלים להתנתק. לחלוקת תא לא מאוזנת או לא תקינה יש קשר ישיר לסרטן על כן אין זה מפתיע שנמצא קשר בין רמה לא מאוזנת של החלבון הזה וסרטן השד.”

“תחום נוסף בו אנו עוסקים הוא בקרת הגדילה של תאים מתחלקים. תאים מתחלקים מכפילים את גודלם במהלך מחזור חייהם, כך שבזמן החלוקה גודל התא כפול מזה שהיה בעת לידתו. גם תהליך זה, הקרוי גדילת התא מתרחש בדייקנות ובתזמון מדהים. מכיוון שהתאים שומרים על גודלם מדור לדור, סביר שתהליך החלוקה והגדילה למעשה” מדברים” זה עם זה. מזה שנים ידוע כי ביצורים חד תאיים – למשל בשמרים, קיים קשר תוך תאי שמסנכרן את מנגנון החלוקה עם מנגנון הגדילה.”

“ביצורים רב-תאיים ניתן לבקר את תהליך החלוקה והגדילה בנפרד על ידי אותות שמקורם מחוץ לתא, על כן מזה שנים סברו כי אין צורך במנגנון תוך תאי המסנכרן את מנגנון החלוקה עם מנגנון הגדילה בדומה לזה הקיים ביצורים חד תאיים. אפשר באופן תאורטי להתחקות אחר מנגנון שכזה על ידי מדידה מדויקת של גודל התא במהלך חייו וחישוב קצב גדילת התא אך עד לאחרונה לא ניתן היה לבצע מדידות אלה בתאים של יצורים רב-תאיים ולכן שאלה זו נשארה פתוחה. במחקר שערכנו, ששילב כלים מתחומי הביולוגיה התאית, הביולוגיה החישובית וההנדסה, הבנו שתאי יונקים, בדומה ליצורים חד-תאיים, יודעים לחוש את גודלם ובהתאם לכך לבקר ולתזמן את מחזור החלוקה. כיוון שגודל התא כה חיוני לתפקודו ותפקוד הרקמה אליו הוא משתייך, שמירה על גודל תא קבוע היא כל כך קריטית ומכאן חשיבותו של מנגנון זה. תגלית זו נעשתה במסגרת עבודת פוסט-דוקטורט שלי באוניברסיטת הרווארד, וכעת, במחלקה למדעי החיים ומרכז הננוטכנולוגיה באוניברסיטת בר אילן אנו מנסים ללמוד כיצד פועל מנגנון זה בתא ומה השלכותיו על תאים נורמליים וסרטניים.