גן אבוד אחד מוביל לגף שלמה אחת?

מחקר חדש חושף כיצד מסוגלים עכברים מזן מסוים להצמיח מחדש את גפיהם. האם בעתיד נוכל להשלים חלקי גוף חסרים?

הם התגלו לראשונה לפני ארבע-עשרה שנים: העכברים המסוגלים להצמיח מחדש את גפיהם. השבוע התקבלה לראשונה ההבנה איך הם עושים את זה, שעשויה להוביל ליישומים מעשיים גם בבני האדם. האם בעתיד נוכל להשלים חלקי גוף חסרים?

בשנת 1996 נערך ניסוי מדעי שגרתי במקבץ של עכברי מעבדה. במסגרת הניסוי, סימנו החוקרים את העכברים כדי שיוכלו להבדיל ביניהם, ולשם כך ניקבו חורים קטנים בתנוכי האוזניים של העכברים, בהליך שגרתי המכאיב פחות מניקוב חור לעגיל בתנוך האוזן האנושית. לאחר מספר שבועות, כאשר רצו החוקרים לבדוק כיצד הושפעו העכברים מהטיפול, גילו להפתעתם כי אינם מסוגלים להבדיל בין העכברים המסומנים לאלו שאינם מסומנים, מכיוון שהחורים באוזניהם של העכברים התאחו לחלוטין.

תופעה זו לא תועדה בעבר בעכברים, והיא שונה מתהליך ההחלמה המתרחש אצל רוב היונקים. כאשר אנו נפצעים, מופרש חומר צלקתי באזור הפגיעה, שתומך ברקמה שניזוקה אך אינו משחזר את יכולותיה. לב עכברי שנפגע לא ישתקם לעולם במלואו, בדומה ללב האנושי, ורבים מאתנו נושאים על עורם צלקות חיוורות – עדויות לפציעות מן העבר. כיצד, אם כך, הצליחה אותה קבוצה קטנה של עכברי מעבדה לשקם כליל את אוזניהם? זו היתה השאלה שהעסיקה מספר מעבדות ברחבי העולם, שחקרו את העכברים הייחודיים שכונו healers - 'מרפאים'.

הרמז הראשון לפתרון התעלומה הגיע מתוך התובנה שאותם עכברים מרפאים הינם מוטנטים, בהם נפגע הגן הידוע תחת השם P21. גן זה הוא אחד מני רבים השולטים במחזור החלוקה של התאים. כאשר תא נורמאלי רוצה לשכפל את עצמו ולהתחלק לשני תאים חדשים, הוא מוודא קודם כל שהדנ"א שלו תקין, ולא ניזוק מהשפעות של קרינה או ממוטציות בעייתיות במיוחד. בדיקה זו חשובה, מכיוון שהדנ"א מכיל את הוראות ההפעלה של התא. אם הדנ"א ניזוק מסיבה כלשהי, התאים הנוצרים לאחר החלוקה עלולים להיות סרטניים וליצור גידול בתוך הגוף. מסיבה זו, P21 הוא אחד מהגנים הבודקים שהדנ"א תקין לפני החלוקה. במידה והדנ"א אינו תקין – P21 עוצר את כל התהליך, ולעיתים גם מורה לתא להתאבד. במלחמת המנע כנגד הסרטן, לעולם לא ניתן להיות בטוחים מדי.

כאשר העכברים המרפאים נפצעים, גן ה- P21 הפגום שלהם אינו מסוגל לעצור את חלוקת התאים. התאים באזור הפציעה אינם יוצרים רקמה צלקתית, אלא מבנה המכונה 'בלסטמה', המופיע בדרך כלל אצל דו-חיים לאחר פציעה. התאים שבבלסטמה מתחלקים בקצב מהיר ועוברים שינויים שמסייעים להם למלא מחדש את הרקמה בתאים מהסוג הנכון ובמיקום הנכון. בדרך זו מסוגלים העכברים המרפאים להשלים את אוזניהם, לחדש את הסחוס שבמפרקיהם ואפילו להצמיח חלקית אצבעות שנקטעו.

ידוע, אם כך, כי הגן P21 פגום בעכברים שניחנו ביכולת ריפוי יוצאת דופן. אך האם גן זה אחראי ליכולת הריפוי, או אולי מדובר במקרה בלבד? כדי למצוא את התשובה, יצרו החוקרים עכברים מהונדסים גנטית, בהם שותק גן ה- P21, בדומה לעכברים המרפאים המקוריים. העכברים המהונדסים גנטית הצליחו גם הם לשקם את רקמת האוזן לאחר שזו חוררה, ובכך הוכיחו כי שיתוק הגן P21 אכן מספק לעכברים יכולת ריפוי יוצאת דופן. תוצאות אלו פורסמו בשבוע האחרון בכתב העת המדעי היוקרתי PNAS. מעניין לציין שעכברים דומים נוצרו כבר בניסויים קודמים במעבדות אחרות, אך עד עתה לא ייחסו החוקרים חשיבות לעובדה שאותם עכברים מסוגלים לרפא את החורים שבאוזניהם.

לכאורה זכו העכברים המרפאים בברכה, אך האם אין גם קללה בצידה? הרי P21 אמור להגן על התאים מחלוקה סרטנית. האם היעדרו אינו גורם לעליית הסיכון לסרטן? במפתיע, נראה שלא. למרות שבתאים המוטנטיים קיימת עלייה צפויה בנזק הנגרם לדנ"א, עכברים אלו אינם לוקים בסרטן יותר מעכברים אחרים. למעשה, החוקרים ראו דווקא עלייה במספר מקרי ההתאבדות התאיים. פרופסור הלן האבר-כץ, האחראית על המחקר בעכברים המרפאים, סבורה כי זהו בדיוק התהליך שאנו רואים ביצורים הניחנים באופן טבעי ביכולת ריפוי עצמית, כדו-חיים. ביצורים אלו קיימת עלייה בקצב החלוקה של התאים, צד בצד עם התאבדות של חלק מהתאים החדשים, ומנגנון זה מאפשר להם לחדש את איבריהם מבלי ללקות בסרטן בזמן התהליך.

כל זה טוב ויפה בעכברים, אך האם ניתן לתרגם את התוצאות במעבדה לתועלת האדם? אילו היינו שואלים את השאלה לפני עשרים שנה, התשובה היתה שלילית, מכיוון שהיינו צריכים להנדס גנטית עובר שלם כבר מרגע ההפריה, כדי להגיע לשיתוק מלא של P21. אך המדע מתקדם במהירות, ובסוף שנות התשעים התגלתה שיטה חדשה לשלוט על ביטוי גנים בתאים, באמצעות מולקולות קטנות המכונות siRNA. מולקולות אלו מתוכננות מראש, ובמידה והן מוחדרות או מיוצרות בתוך התא, הן מסוגלות לשתק באופן זמני את הגן כנגדו יוצרו. רק לאחרונה פיתח חוקר ישראלי 'ננו-צוללות' – כדורונים שומניים זעירים המסוגלים לאתר תאים בודדים בגוף ולהחדיר לתוכם מולקולות של siRNA. יתכן שבעתיד ניתן יהיה להשתמש בהמצאה דומה בבני אדם כדי לשתק את P21 בתאים באזור הפציעה. במידה ופרוצדורה שכזו תצליח לגרום לפצעים להתאחות, לסחוס לצמוח מחדש ולשריר הלב להשתקם, נזכה בעוד ניצחון קטן למדע הרפואה – וניצחון גדול למאות מיליוני חולים ברחבי העולם.

קישור למאמר המדעי המקורי
קישור להודעה החדשותית
קישור למאמר על מולקולות ה-siRNA