התרעה גורלית: חוקרים פיתחו שיטה לאומדן הפוטנציאל הגרורתי של גידולים סרטניים

פרופ'משנה דפנה ויס מהפקולטה להנדסה ביורפואית בטכניון פיתחה שיטה לאומדן הפוטנציאל הגרורתי של גידולים סרטניים. 90% ממקרי המוות מסרטן נובעים מגרורות, ולכן איתורן המוקדם משפר את סיכויי ההישרדות של המטופל

תמונת חתך ממיקרוסקופ קונפוקלי: תאי סרטן שד בעלי פוטנציאל מטסטטי גבוה דוחפים לתוך ג'ל פוליאקרילאמיד בקשיחות של 2.4 kPa, כאשר חתך זה הוא בעומק של 10.6 מיקרון מתחת גובה פני הג'ל. בתמונה אפשר לראות את גרעיני התאים (אדום), את אלמנט האקטין בשלד התוך תאי (ירוק) ואת חיבורי התאים למשטח במוקדי חיבור (כחול).
תמונת חתך ממיקרוסקופ קונפוקלי: תאי סרטן שד בעלי פוטנציאל מטסטטי גבוה דוחפים לתוך ג'ל פוליאקרילאמיד בקשיחות של 2.4 kPa, כאשר חתך זה הוא בעומק של 10.6 מיקרון מתחת גובה פני הג'ל. בתמונה אפשר לראות את גרעיני התאים (אדום), את אלמנט האקטין בשלד התוך תאי (ירוק) ואת חיבורי התאים למשטח במוקדי חיבור (כחול).

גישה מחקרית שפותחה בטכניון תאפשר ניבוי מוקדם ומהיר של היווצרות גרורות סרטניות. מידע זה יאפשר לרופאים לטפל בגרורות אלה כבר בשלבים המוקדמים של התהוותן ובכך ישופרו סיכויי ההישרדות של המטופל.

הגישה האמורה הוצגה לראשונה ב-2013 ופיתוחה נמשך מאז בכמה כיוונים, המוצגים בשלושה מאמרים שפרסמה לאחרונה פרופ'-משנה דפנה ויס מהפקולטה להנדסה ביורפואית בטכניון. פרופ'-משנה ויס, ראש המעבדה למכנוביולוגיה של סרטן ופצעים, חוקרת את הכוחות המכניים שמפעילים על רקמות הגוף תאים מטסטטיים – תאים עם פוטנציאל גרורתי גבוה. המחקר נערך באמצעות משטחי ג'ל סינתטיים שיוצרו במעבדתה של פרופ'-משנה ויס ומדמים בקשיחותם רקמות רכות בגוף. המטרה: לכמת את הפוטנציאל הגרורתי (Metastatic Potential) של תאי סרטן. בניסויים במעבדה נבדקים הכוחות שמפעילים תאים כאלה על אותם משטחים כדי להידחף לתוכם.

בניגוד לטיפול בגידולים הראשוניים, הנעשה כיום ביעילות גבוהה, הטיפול בגרורות סרטניות מורכב ומאתגר. גרורות אלה נשלחות לאברים בריאים דרך מערכות הלימפה וכלי הדם, וקשה לזהותן בשלבי התפתחותן הראשוניים. כאשר הן מאותרות, בדרך כלל בשלב שבו הן כבר גדולות ומפושטות, ההתמודדות הרפואית עמן מסובכת מאוד. זו הסיבה שגרורות סרטניות אחראיות לכ-90% מהתמותה מסרטן.

בעשורים האחרונים פותחו שיטות שונות לזיהוי הפוטנציאל המטסטטי של תאים, בעיקר על סמך סמנים גנטיים וביולוגיים. חסרונן של מדידות אלה בכך שהן יקרות, אורכות זמן רב ואינן ישימות בסוגי סרטן כגון סרטן לבלב, שעדיין לא אופיינו בסמנים המעידים עליהם. למעשה, עד כה לא הוצגה שיטה יעילה, מדויקת וכללית מספיק לכימות הפוטנציאל המטסטטי החיוני לניבוי היווצרותן של גרורות.

במחקריה של פרופ'-משנה ויס נמצא כי שינויים במבנה התא ויכולתו להפעיל כוח מכני עשויים לספק את המידע החיוני הזה בדרך כמותית מדויקת. שיטה זו, שאינה תלויה בגנטיקה הספציפית של הגידול, מאפשרת מדידה מהירה (תוך שעות ספורות) ומותאמת אישית לחולה.

משטחי הג'ל הסינתטיים שפיתחה פרופ'-משנה ויס דומים ברמת הקושי שלהם לרקמות רכות וכך מאפשרים לחקור את התנאים שבהם מפעילים התאים כוח על הרקמה שלתוכה הם מנסים לחדור. שיטה זו מאפשרת לכמת את מידת הכוח שהם מפעילים ואת ההבדל בהתנהגותם של סוגי תאים שונים. "התא הסרטני שואף לחדור לרקמות תקינות ולהשתלט על שטחים בתוכָן," מסבירה פרופ'-משנה ויס, "ולכן פיתחו התאים הסרטניים במהלך האבולוציה גמישות מבנית המאפשרת להם להתרכך או להתקשח כדי להידחף דרך אזורים צרים."

על סמך תכונותיה של הרקמה הבריאה והמבנה שלה משנים תאי הסרטן את תכונותיהם בהיבטים כגון צורה, מבנה פנימי וקשיחות מבנית. "מעניין לציין שבתנאים מסוימים הסוד של התאים הסרטניים אינו קשיוּת אלא דווקא רכּוּת – התא הסרטני רך וגמיש יותר מתא בריא, והתא המטסטטי רך וגמיש אף יותר. התאים הסרטניים מסתגלים לסביבה במהירות, והשיטה שלנו מבוססת על זיהוי השינויים שחלים בהם."

שלושה מאמרים

המאמר הראשון מתוך השלושה התפרסם בכתב העת Biomechanics and Modeling in Mechanobiology ומבוסס על עבודת המחקר של המסטרנטית סונובולה מסאלחה. מחקר זה התמקד בתאים המעגנים את עצמם לסביבתם אך אינם מנסים לחדור לרקמה. מסאלחה גילתה הבדל בין תאים שפירים לבין תאי סרטן שד, המפעילים על הרקמה כוח רב יותר אף שאינם מנסים לחדור לתוכה. תאים אלו, אף שעדיין אינם חודרניים באותו שלב, משפיעים על התאים הסובבים אותם ויכולים לשפר את יכולתם לחדור. תופעת הסינרגיה בין תאים שכנים מודגמת במאמר נוסף.

המאמר השני פורסם בכתב העת Tissue Engineering יחד עם הפוסט-דוקטורנטית מרתה אלברז-אליזונדו. מחקר זה מתמקד בקשר שבין יכולת נדידת תאים (cell migration) לבין החדירות המכנית הנמדדת במעבדה על גבי הג'לים. עיקר הממצאים: המהירות קובעת. תאים השייכים לתת-אוכלוסיות המאופיינות בכושר תנועה מפותח יותר הם אלה המפעילים כוח רב יותר בניסיון לחדור לתוך הרקמה. במחקר נמצא כי שיטת הבדיקה שפותחה במעבדתה של פרופ'-משנה ויס יעילה הרבה יותר מהשיטות המקובלות לבדיקה של תכונות אלה, ומספקת אבחון של תכונות התאים תוך שעות ספורות.

במאמר השלישי, שהתפרסם בכתב העת Annals of Biomedical Engineering, נבנה מודל המדמה באופן מדויק יותר את התהליכים המתרחשים בגוף. במחקר, שאותו הובילה הדוקטורנטית יוליה מרחר, נמצא כי תאים נעשים חודרניים יותר כשהם נעים בקבוצות או נמצאים בסמיכות מרחבית, וההסבר פשוט: תאים הפועלים יחד מפעילים לחץ משותף על הרקמה וכך מגדילים את סיכוייהם לחדור לתוכה. לדברי פרופ'-משנה ויס, "עם התגלית הזאת אנחנו מתכוונים ללכת הלאה ולפתח ניבוי מהיר וכמותי של היווצרות גרורות על סמך אותה תנועה קבוצתית של תאים."

פרופ'-משנה דפנה ויס. מקור: דוברות הטכניון.
פרופ'-משנה דפנה ויס. מקור: דוברות הטכניון.

תאים סרטניים, כך מתברר, יוצרים אינטרקציה שונה עם הרקמה. לא רק שהכוח האנכי שהם מפעילים עליה חזק יותר, אלא גם ההידבקות הקודמת לניסיון החדירה מבוצעת בכוח רב יותר תוך הגברה של תנועתיות התא. "התא הסרטני נשאר עגול, עם שטח מגע קטן, בזמן שתאים שפירים מתארכים ומגדילים את שטח המגע עם הרקמה. אפשר לומר שהתאים השפירים עסוקים בהידבקות ותפקוד בלבד בזמן שהתא עם הפוטנציאל הגרורתי מכוון את עצמו לשינוי סביבתו ולחדירה לתוך הרקמה. לשם כך מתארגן התא המטסטטי באופן שונה מאוד מבחינת מורפולוגיה ומתקשר באופן שונה מכנית עם תאים אחרים בסביבתו ועם סביבתו. אלה הרמזים שעשויים לעזור לנו באיתור מוקדם ומהיר של תאים אלה אל סמך מאפייניהם המכניים. יכולות אלו כמובן נגרמות על ידי שינויים גנטיים, אך בגישה שפיתחנו אין צורך במידע על שינויים אלו."

בימים אלה, על סמך אישורים של ועדת הלסינקי שהתקבל כבר בשנת 2015, מתחילה פרופ'-משנה ויס לבדוק את הממצאים על גידולים אמיתיים שהוצאו מגופם של חולי סרטן השד, סרטן הלבלב וסרטן הקיבה וכן גידולים מסוג סרקומה ע"ש יואינג האופיינית לילדים ולנוער. פרופ'-משנה ויס מבהירה שהמחקר מבוסס על "שאריות" של רקמות גידול שאין בהן שום צורך, אפילו מבחינת הבדיקה הפתולוגית. "לפי הממצאים הראשוניים נראה שאנחנו באמת מצליחים לזהות את התאים המטסטטיים ברקמות האלה על פי תכונותיהם המכניות. היעד היישומי שלנו הוא לפתח מערכת שתאפשר לצוות הרפואי לבדוק, כבר במהלך הביופסיה או הניתוח, את הסבירות להימצאות גרורות של הגידול באיברים אחרים ולהעריך באילו איברים מדובר. כאמור מדובר בבדיקה מהירה מאוד, כך שתוך שעתיים-שלוש יוכלו הרופאים להעריך את הפוטנציאל המטסטטי של הגידול ולהתאים את הטיפול לנתונים אלה."

פרופ'-משנה דפנה ויס השלימה את שלושת תאריה בפקולטה להנדסה כימית בטכניון. לאחר מכן יצאה לפוסט-דוקטורט במחלקה לפתולוגיה בבית הספר לרפואה באוניברסיטת קליפורניה שבלוס אנג'לס (UCLA), ארה"ב. במחקר הפוסט-דוקטורט שלה, שמומן על ידי NASA בשל השלכותיו על התחומים של ביולוגיה ורפואה בתנאי חלל, היא החלה לעסוק בנושא שבו היא עוסקת כיום: מכניקה של תאים, בדגש על התנהגות של תאים סרטניים. היא נכללת ברשימת 50 הנשים המשפיעות בישראל לשנת 2015, שפורסמה ב"ליידי גלובס", וזאת בשל תגליותיה בתחום אבחון הגידול הגרורתי, המהוות "פריצת דרך שבעתיד תציל חיים."

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

2 תגובות

  1. במובנה הרחב, המילה "אבולוציה" משמשת בעת החדשה לתיאור כל תהליך של שינוי והתפתחות.

  2. לא מובן לי המשפט : "מסבירה פרופ'-משנה ויס, "ולכן פיתחו התאים הסרטניים במהלך האבולוציה גמישות "

    איך זה יכול להיות שתאים סרטניים התפתחו במהלך האבולוציה ?
    הרי תא סרטני הורג את המאחסן שלו ולא מתרבה, לא מדבק ולא עובר למאחסן אחר, ולא מתבטא אחרי כן בהמשך האבולוציה, (כמו חיידק למשל) ולכן לא יכולים להיות לתא סרטני צאצאים שעוברים אבולוציה .
    לכן לא ברור לי איך יכולים תאים סרטניים להשתנות במהלך אבולוציה ?

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן