חוקרים מהאוניברסיטה העברית מצאו כי בתוך אותה רקמה מתקיימים זה לצד זה תאים המזדקנים בקצב איטי ותאים שבהם השינויים האפיגנטיים מצטברים במהירות. המחקר, שפורסם ב־Nature Communications, נערך ברמת התא הבודד
תאים השוכנים זה לצד זה באותה רקמה ונוצרו באותה תקופה אינם בהכרח מזדקנים באותו קצב. מחקר חדש של האוניברסיטה העברית מראה כי במהלך החיים נעשות הרקמות למעין פסיפס: מרבית התאים צוברים שינויים הקשורים לגיל באיטיות, ואילו קבוצה קטנה יותר עוברת למסלול של הזדקנות אפיגנטית מואצת.
המחקר, שפורסם בכתב העת Nature Communications, נערך בהובלת ד"ר חגית מסיקה, בהנחיית פרופ' חיים (הווארד) סידר ופרופ' תומי קפלן מהפקולטה לרפואה ומהמרכז לרפואה חישובית באוניברסיטה העברית. במחקר השתתפו גם פרופ' וולף רייק מ־Altos Labs וממכון בברהם בקיימברידג' וחוקרים ממוסדות נוספים.
מעבר מהממוצע של הרקמה אל התא הבודד
חלק גדול מהמחקר הביולוגי המסורתי מסתמך על מדידה משותפת של מיליוני תאים. שיטה זו מספקת ערך ממוצע של הרקמה, אך עלולה להסתיר תהליכים המתרחשים רק במספר קטן של תאים.
החוקרים ניתחו נתונים על מתילציה של DNA ברמת התא הבודד, שנאספו מרקמות שונות של בני אדם ועכברים בגילים שונים. מתילציה היא הוספה של קבוצות כימיות למקומות מסוימים לאורך ה־DNA. היא אינה משנה את הרצף הגנטי עצמו, אך עשויה להשפיע על פעילותם של גנים.
דפוסי המתילציה משתנים במהלך החיים, ולכן הם משמשים במחקרים רבים למדידת גיל ביולוגי. במחקר הנוכחי התמקד הצוות באזורי CpG הקשורים למערכת Polycomb – מנגנון המסייע לתא להשתיק קבוצות של גנים ולשמור על זהותו.
הניתוח העלה כי העלייה במתילציה באזורים אלה אינה מתרחשת באופן אחיד. תאים מאותה רקמה ומאותו גיל כרונולוגי הציגו לעיתים דפוסים שונים במידה ניכרת. השונות בין התאים גדלה עם הגיל, ובחלק מן הרקמות נוצרה קבוצה קטנה של תאים שבהם הצטברו סימני ההזדקנות בקצב מהיר במיוחד.
לדברי ד"ר מסיקה, האפשרות למדוד את התהליך בכל תא בנפרד חשפה שונות שהוסתרה במדידות הממוצעות: “שני תאים הנמצאים זה לצד זה יכולים להיות בעלי גיל ביולוגי שונה לחלוטין”.
תאים המתחלקים במהירות הזדקנו מהר יותר
אחד הממצאים המרכזיים היה הקשר בין קצב חלוקת התאים לבין הצטברות המתילציה. תאים שהתחלקו בתדירות גבוהה יותר נטו לצבור במהירות רבה יותר את השינויים האפיגנטיים הקשורים לגיל.
החוקרים מצאו גם כי בתאים בעלי גיל אפיגנטי מתקדם השתנתה פעילותם של גנים הקשורים למערכת החיסון, לייצור חלבונים, להתפתחות גידולים ולתהליכי ניוון עצבי. הממצא אינו מוכיח שהתאים האלה גורמים למחלות, אך הוא מצביע על קשר אפשרי בין הזדקנות מואצת של תאים יחידים לבין השלבים הראשונים של תהליכים פתולוגיים.
ההבחנה הזאת חשובה מפני שמחלות רבות מתחילות בשינוי המתרחש בתא אחד או בקבוצה קטנה של תאים. מדידה של רקמה שלמה עלולה להחמיץ אוכלוסייה קטנה כזאת עד שהיא גדלה או משפיעה על סביבתה.
פרופ' קפלן הסביר כי ניתוח התאים בנפרד איפשר לזהות דפוסים שלא נראו כאשר התוצאות מכל הרקמה חושבו יחד. לדבריו, הגישה עשויה לסייע בעתיד באיתור תאים המצויים בסיכון גבוה יותר להשתתף בהתפתחות מחלה.
שערות לבנות ושחורות מאותו אדם
החוקרים בחנו גם שערות לבנות ושחורות שנלקחו מאותו אדם. בשערות הלבנות נמצא בעקביות דפוס מתילציה מבוגר יותר מזה שנמצא בשערות השחורות. זו הייתה המחשה נראית לעין לכך שתאים וחלקי רקמה באותו גוף עשויים להתקדם במסלולי הזדקנות שונים.
עם זאת, החוקרים מדגישים כי התופעה אינה בהכרח זהה בכל איברי הגוף. ברקמות שנבדקו במחקר גדלה השונות בין התאים עם הגיל, אך מחקרים קודמים מצאו רקמות אחרות המזדקנות באופן אחיד יותר. ייתכן אפוא שלאיברים שונים יש מסלולי הזדקנות שונים.
כמו כן, ההזדקנות האפיגנטית שנמדדה במחקר אינה זהה בהכרח להזדקנות תאית מסוג senescence, שבה תא מפסיק להתחלק אך נשאר פעיל. המחקר הנוכחי עקב אחר דפוסי מתילציה המשמשים כסמנים לגיל ביולוגי, ולא קבע שכל תא בעל חתימה אפיגנטית מבוגרת הוא תא שהפסיק להתחלק.
עדיין לא דרך להאט את ההזדקנות
הממצאים עשויים לסייע בפיתוח שיטות מדויקות יותר למעקב אחר הזדקנות ולזיהוי מוקדם של אוכלוסיות תאים חריגות. ואולם מדובר בשלב מחקרי בסיסי: המחקר אינו מציע טיפול להאטת הזדקנות ואינו מוכיח שהתערבות בדפוסי המתילציה תמנע סרטן או מחלות ניווניות.
השלב הבא יהיה לבדוק אילו גורמים גורמים לתא מסוים לעבור למסלול המואץ, האם התהליך הפיך ומה הקשר הסיבתי בינו לבין מחלות הקשורות לגיל. הממצא המרכזי לעת עתה הוא שהגיל הביולוגי אינו מאפיין רק של אדם, איבר או רקמה. הוא עשוי להיות שונה מתא לתא.
שאלות ותשובות
כיצד אפשר למדוד את גילו הביולוגי של תא? בין היתר באמצעות בחינת דפוסי מתילציה של DNA, המשתנים באופן אופייני במהלך החיים.
האם תאים מאותה רקמה הם באותו גיל ביולוגי? לא בהכרח. המחקר מצא הבדלים ניכרים בין תאים שכנים בני אותו גיל כרונולוגי.
אילו תאים נטו להזדקן מהר יותר? תאים שהתחלקו בקצב מהיר יותר נטו לצבור במהירות סימני מתילציה הקשורים להזדקנות.
האם המחקר מציע טיפול נגד הזדקנות? לא. זהו מחקר בסיסי המתאר את התהליך ברמת התא הבודד. יידרשו מחקרים נוספים לפני שאפשר יהיה להסיק ממנו מסקנות טיפוליות.
עוד בנושא באתר הידען
- אטלס מתילציית הדנ"א: המפה הסודית של ההורשה
- ספירת מלאי של תאים מזדקנים
- לפתוח סתימות במערכת החיסונית
- תאים מזדקנים, לב צעיר
- להיפטר מתאים זקנים
למאמר המדעי: פתיחת המאמר המדעי
