צוות האוניברסיטה העברית ו-Believer Meats מראה חידוש תאִי ספונטני בתרביות בקר ללא סימני ממאירות, עם הפעלת טלומראז ו-PGC1α; פוטנציאל לקווי תאים יציבים וייצור בקנה מידה
מחקר חדש של האוניברסיטה העברית, בשיתוף חוקרים מ-Believer Meats, מצא כי תאי בקר יכולים להפוך באופן טבעי לבני־אלמוות — להמשיך להתחלק ללא הגבלת זמן — בלי הנדסה גנטית ובלי סימנים לטרנספורמציה סרטנית. החוקרים, בראשות פרופ’ יעקב נחמיאס, גידלו תאי בקר מגזעי הולשטיין וסימנטל בתרבית מעל 500 ימים. לאחר שלב של האטה והזדקנות תאית סביב היום ה-180, הופיעו לאחר כ-240 דורות תאים שחידשו את קצב החלוקה ושמרו על בקרות מחזור תא תקינות ויכולת תיקון DNA. מיפוי מולקולרי קישר את ההתחדשות להפעלה טבעית של טלומראז ולהגברת פעילות PGC1α, המקדמת חידוש מיטוכונדריות — שילוב שמאריך טלומרים ומאפס חלקית את “שעון” ההזדקנות התאית. עד היום הארכת חיי תאי בקר נעשתה לרוב בהשבתת גנים מווסתי מחזור תא; הממצא הנוכחי מערער את ההנחה הזו ומציע מסלול טבעי ליצירת קווי תאים יציבים לייצור בשר מתורבת. המשמעות התעשייתית היא מקור תאי בטוח וניתן להרחבה שאינו תלוי באיסוף תאים חוזר מהחי — תנאי מרכזי להורדת עלויות ולאספקה רציפה של רקמות שריר ושומן. ברמה הביולוגית, התוצאה משתלבת בדיון על “פרדוקס פטו”, שלפיו יונקים גדולים מחזיקים מנגנוני הגנה חזקים נגד צמיחה לא־מבוקרת; כאן נראה כי בתנאים מסוימים מתקיים מסלול טבעי להתחדשות ארוכת־טווח מבלי לאבד בקרה. בשלב הבא בוחנים החוקרים אם ניתן לשעתק את התהליך ביונקים נוספים, ואם קווי התאים האלמותיים מתאימים להפקת רקמות בקנה מידה תעשייתי — צעד שעשוי לקרב בשר מתורבת במחיר נגיש ולהקטין תלות בעדרי בקר.
מחקר חדש של האוניברסיטה העברית בשיתוף חוקרים מחברת Believer Meats מגלה כי תאי פרה יכולים להפוך באופן טבעי לבני־אלמוות, כלומר להמשיך להתחלק בלי הגבלת זמן, בלי הנדסה גנטית ובלי להפוך לתאים סרטניים. עד היום הצליחו להעניק לתאי בקר יכולת התחלקות ממושכת או בלתי־מוגבלת רק באמצעות השבתה מכוונת של גנים המווסתים את מחזור התא. הממצא החדש מערער על ההנחה הזו, ומציע מקור תאי בטוח, יציב וניתן להרחבה לייצור בשר בקר מתורבת. בכך הוא מסיר אחד המחסומים המדעיים והרגולטוריים המרכזיים בדרך לבשר בקר מתורבת במחיר נגיש, שעשוי לצמצם את הצורך בגידול עדרי בקר ולמתן את הפגיעה הסביבתית הנלווית לכך.
המחקר, בהובלת פרופ’ יעקב נחמיאס, ראש המרכז לביו-הנדסה באוניברסיטה העברית, מתפרסם בכתב העת Nature Food ומסמן שלב משמעותי נוסף בפיתוח טכנולוגיות לייצור בשר מתורבת. החוקרים מראים כי תאי בקר מסוגלים לחדש את עצמם באופן ספונטני לאורך זמן רב, ללא שינוי גנטי יזום. עד כה הצליחו להשיג תהליך דומה רק בתאי עוף, והדעה הרווחת הייתה שביונקים גדולים הדבר אינו אפשרי בשל מנגנוני הגנה טבעיים המונעים שינוי ממאיר. כעת מתברר שלמרות אותם מנגנוני הגנה, קיימים מסלולים טבעיים שמאפשרים לתאים להתחדש שוב ושוב באופן מבוקר.
ד"ר אליוט שוורץ, מדען ראשי לבשר מתורבת במכון המזון הטוב (The Good Food Institute), מסביר כי בדרך כלל ניסיונות לגרום לתאים להפוך לבני־אלמוות באופן ספונטני נכשלים משום שהחוקרים מפסיקים את הניסוי כשהתאים מאטים את קצב הגדילה. לדבריו, המחקר הנוכחי מדגים לראשונה שתאי בקר מסוגלים להפוך לבני־אלמוות באופן טבעי, ומתאר צעד אחר צעד את האירועים שמתרחשים במהלך התפתחות קו התאים. תיעוד זה, הוא אומר, מספק מפת דרכים לפיתוח קווי תאים ללא הנדסה גנטית עבור מגוון מיני בעלי חיים המשמשים למזון.
מה קרה לתאים במעבדה?
במהלך המחקר בודדו החוקרים תאים מפרות מגזעי הולשטיין וסימנטל וגידלו אותם בתרבית במעבדה במשך יותר מ־500 ימים ברצף. בסביבות היום ה־180 הם הבחינו בסימני הזדקנות תאית, כפי שמקובל לראות בתאי בעלי חיים: חלוקות התאים נעצרו והתאים האטו את פעילותם. למרות זאת, הצוות החליט להמשיך ולטפח את התאים במשך חודשים ארוכים נוספים, גם כאשר כמעט לא נראה שינוי.
רק לאחר כ־240 דורות של חלוקה הופיעו במפתיע תאי בקר שהחלו להתחדש באופן ספונטני ושמרו על קצב גדילה יציב. ניתוח מולקולרי הראה שמנגנוני הבקרה הרגילים על התחלקות התאים נותרו תקינים, ושיכולת תיקון ה־DNA של התאים נשמרה. לא נמצאו סימנים לשינוי ממאיר, כלומר התאים לא התנהגו כתאים סרטניים. ממצאים אלה מצביעים על מסלול טבעי ומבוקר של חידוש, להבדיל מתהליך לא־מבוקר של טרנספורמציה סרטנית.
החוקרים מצאו כי החידוש ארוך הטווח קשור בהפעלה טבעית של האנזים טלומראז ושל החלבון PGC1α. הטלומראז מאריך את הטלומרים, קצוות הכרומוזומים, וכך מאט את קיצורם שנחשב לאחד מסימני ההזדקנות התאית. PGC1α מעורב בחידוש המיטוכונדריות, שהן תחנות הכוח של התא. הפעלה משולבת של שני הגורמים הללו מאפשרת לתאים "לאפס" חלק מהשעון הביולוגי שלהם ולהמשיך להתחלק זמן רב יותר ממה שנחשב עד כה אפשרי בתאי בקר.
המשמעות: פחות עדרים, יותר תאים
ענף הבקר נחשב לענף חקלאי עתיר משאבים במיוחד. הוא קשור בכריתת יערות, בצריכת מים גבוהה ובפליטה ניכרת של גזי חממה. כבר שנים מדברים על בשר מתורבת – בשר שמיוצר מתאי בעלי חיים במכלי גידול במעבדה במקום מגידול חיות – כפתרון אפשרי להפחתת הנזק הסביבתי. אולם קשיים משמעותיים הקשורים לעלות הייצור, ליציבות התאים ולשאלות רגולטוריות האטו את הדרך.
כדי לייצר בשר מתורבת בקנה מידה תעשייתי נדרש קו תאים יציב, שמסוגל להתחדש לאורך זמן רב ללא תלות בבעלי חיים חיים וללא צורך באיסוף תאים מחדש. בדיוק כפי שזני שמרים וחיידקים משמשים בסיס לייצור תרופות ומזון, כך קווי תאי בקר יציבים יכולים לשמש פלטפורמה לייצור רציף של רקמות שריר ושומן. המחקר הנוכחי מציג מסלול טבעי להקמת קווי תאים כאלה, ללא התערבות גנטית, ובכך פותח אפשרות תאורטית להגיע בעתיד למחיר הדומה למחירו של בשר בקר קונבנציונלי. אם הדבר יקרה, בשר מתורבת לא יהיה עוד מוצר נישתי, אלא מוצר שיכול להגיע לצלחת של הציבור הרחב.
"אאוריקה" אחרי יותר משנה
פרופ’ נחמיאס מספר כי הניסוי, שתוכנן תחילה לכמה חודשים, התארך לשנים. לדבריו, בשלב מסוים הוחלפה התחושה של ניסוי "סטנדרטי" בהבנה שהמפתח הוא פשוט להמשיך להתמיד. במשך יותר מ־400 ימים כמעט לא נצפה שינוי, עד שביום אחד הופיעו לפתע מושבות תאים חדשות שנראו שונות. "זה היה רגע אאוריקה אמיתי," הוא אומר, "שחייב אותנו לחשוב מחדש על מה שחשבנו שאנחנו יודעים על תאי בקר."
התוצאה מתחברת גם לשאלה ביולוגית ותיקה המכונה "פרדוקס פטו" (Peto’s paradox). לבעלי חיים גדולים, כמו פרות, לווייתנים או פילים, יש הרבה יותר תאים מבעלי חיים קטנים, ובכל זאת הם אינם חולים בסרטן בשיעור גבוה יותר. אחת ההשערות היא שבעלי חיים גדולים פיתחו מנגנוני הגנה חזקים במיוחד נגד צמיחה לא־מבוקרת של תאים. המחקר הנוכחי מרמז שהמנגנונים הללו הם גם הסיבה לכך שתאי בקר "עיקשים" כל כך, ורק אחרי זמן רב ובתנאים מאוד מסוימים חלק מהם מצליח לפתח יכולת חידוש ארוכת טווח, ועדיין להישאר תאים תקינים ולא ממאירים.
לאן ממשיכים מכאן?
בשלב הבא בוחנים החוקרים האם תהליך דומה של חידוש טבעי מתרחש גם ביונקים אחרים, והאם ניתן להשתמש בתאים האלמותיים שתיארו ליצירת רקמות שריר ושומן המתאימות לייצור בשר מתורבת ברמה תעשייתית. אם הדבר יצליח, ייתכן שנראה בעתיד מערכות ייצור מזון שמבוססות על תאים במקום על עדרים, עם פוטנציאל להפחתת עומס עצום מעל מערכות הקרקע, המים והאקלים.
עוד בנושא באתר הידען:
תגובה אחת
נשמע כמו התחלה של סיפור זומבים…