קרינת חלל ותאי הגזע

חוקרים במעבדה לקרינת חלל של נאס”א מפתחים שיטות להתמודדות עם חשיפה לקרינת חלל, הפוגעת בכושר ייצור תאי הדם בגוף. השלכות המחקר – גם על חולים במחלות דם כמו לוקמיה ואנמיה

מאת: אריאל אייזנהנדלר, האגודה הישראלית לאסטרונומיה

בזמן שלוקח לכם לקרוא את המשפט הזה, יותר מ-10 מיליון תאי דם אדומים בגופכם ימותו. אל תלחצו; זה טבעי, ותאי גזע במח העצם שלכם מייצרים באופן קבוע מספיק תאים חדשים כדי להחליף את אלו שמתו ומתים. אבל מה יקרה אם אותם תאים מייצרי דם יפסיקו לעבוד? בלי אספקה טרייה של תאי דם אדומים ולבנים אתם תהפכו במהרה אנמיים, מערכת החיסון שלכם תקרוס וללא טיפול רפואי אתם תמותו.
זה יכול להיות מעניינם ומבעייתם העיקרית של אסטרונאוטים אשר טסים טיסות ארוכות מעבר למסלול כדוה”א. זוהי עובדה ידועה שקרינת החלל יכולה לפגוע בתאים בגופם של אסטרונאוטים. פחות ידוע הוא האיום הספציפי לתאי המפתח המייצרים דם.
הבנת האיום ופיתוח תרופה הוא מתפקידו של אלן גווירץ (Alan Gewirtz) רופא באוניברסיטת פנסילבניה, אשר עובד במחלקה להמטולוגיה (תורת הדם) ואונקולוגיה (תורת הגידולים וטיפול בסרטן למיניו). בניסויו הוא מפציץ תאי גזע בחיקוי של קרינת חלל כדי לבדוק כיצד התאים מושפעים. ע”י בחינת הנזק המולקולרי, ובדיקת מועמדותם של תרופות סם, ” יוכלו ממחקר זה להרוויח לא רק אסטרונאוטים, אלא גם בני-אדם על כדוה”א הסובלים ממחלות והפרעות דם כגון לוקמיה (סרטן הדם) ואנמיה אפלסטית (חסרת התפתחות),” אומר גווירץ.

העבודה נעשית במעבדה לקרינת חלל של נאס”א (NSRL- NASA Space Radiation Laboratory) בניו-יורק. מעבדה זו לוקחת חלקיקים בעלי מהירות גבוהה מאחד ממרסקי האטומים של המעבדה הלאומית ברוקהייבן (Brookhaven) שבלונג-איילנד ומתעלת אותם למתקן מיוחד עבור מחקר ביולוגי. הקרינה מורכבת מפרוטונים ויונים כבדים הנעים כמעט במהירות האור – מאוד דומה לקרינה הקוסמית בה נתקלים אסטרונאוטים בחלל עמוק.

הסכנה: טיסה ארוכה לחלל

האסטרונאוטים של משימת אפולו ספגו קצת מהקרינה הקוסמית בדרכם לירח, אבל הם לא סבלו ממנה הרבה, מכיוון מסעות אלה היו קצרים, עניין של ימים אחדים. לעומת זאת, אסטרונאוטים שיטוסו למאדים ישהו בחלל לפחות במשך חצי שנה. צבירת נזק מהקרינה הקוסמית יכול להפוך לעניין חשוב.

כדי לבדוק כיצד קרינה קוסמית משפיעה על אספקת הדם הפנימית של אסטרונאוטים, גווירץ חושף לקרינה צלוחיות פטרי (הערת העורך: צלוחיות שטוחות המשמשות לבדיקות וניסויים במעבדות–הומצאו ע”י יוליוס ר. פטרי, בקטריולוג גרמני שחי בשנים 1921-1825-) המכילות דגימות של תאי גזע מייצרי דם. כל דגימה מכילה כמיליון תאים שנאספו ממחזור-הדם של תורמים בריאים. לאחר שהתאים נחשפו לקרינה, הצוות מחפש אחר נזקים. האם גדילי הד.נ.א. (“כרטיסי זיכרון ליצירת תאים חדשים”) הושפעו? אם כן אז כיצד וכמה חמור הנזק? האם חלקי מנגנון תא פנימיים אחרים ניזוקו? באיזו צורה?

אל לכם להחליף תאי גזע אלה בתאי גזע עובריים שנויים במחלוקת: גווירץ עובד רק עם תאי גזע של בוגרים. תאי גזע של בוגר חיים במספר מקומות בכל גוף של אדם, כגון: מח העצם, המוח, העור והמעיים. בשונה מרוב תאי הגוף, תאי גזע אינם חייבים לתפקד כסוג תא אחד, כגון תא לב או כליה. במקום זאת הם מחזיקים באפשרות להפוך לכל סוג של תא – תכונה הקרויה “פוטנציה מרובה” (pluripotency) או “רב-פוטנציה” (multipotency).

אספקה בלתי פוסקת של תאים

תאי גזע במח העצם, הנקראים תאי “אבות היווצרות הדם” (hematopoietic progenitor), מייצרים אספקה בלתי פוסקת של תאים שיכולים להפוך ל: טסיות דם, לימפוציטים (תאי לימפה), גרנולוציטים (סוג של כדורית דם לבנה), אריתרוציטים (כדוריות דם אדומות) ואחרים. בצורה זו תאי הגזע הם מקור של תאי החלפה טריים הממלאים את מקומם של תאים ישנים שנשחקו.

בנוסף להערכת הנזק הקרינתי לתאי אבות היווצרות הדם, הקבוצה של גווירץ מתכננת לבדוק “אמצעי-נגד” דמויי סמים אשר יכולים לעזור לאסטרונאוטים לסבול חשיפה לקרינה ברמות נמוכות. רעיון אחד הוא לתת לתאים חומרים נוגדי חמצון. רוב הנזק לד.נ.א. הוא לא מהקרינה עצמה אלא מתגובה כימיקלית עם “רדיקלים חופשיים” שנוצרו כשהקרינה פגעה במולקולות אחרות. רדיקלים משוטטים חופשיים אלו מתחילים לחמצן את הד.נ.א. וכך גורמים לו נזק. ניקוי של רדיקלים חופשיים אלו ע”י חומרים נוגדי חמצון, בצורת גלולות, יכול להאט או לעצור את הנזק.

גישה נוספת שהחוקרים שוקלים היא הגברת העוצמה של המערכת הטבעית בתאי האדם המתקנת את הד.נ.א.; במצב נורמלי התאים מכילים עשרות אנזימים ייחודיים לתיקון, שרצים באופן קבוע לאורך מולקולות הד.נ.א. המיתריות והארוכות, בודקים נזקים ומתקנים אותם. “אנו מקווים למצוא דרך להמריץ את מנגנון התיקון הטבעי,” אומר גווירץ. “קשה לנצח מיליוני שנות אבולוציה כדי לבחור את מה שעובד, ועובד טוב”.

האם אמצעי נגד אלו יעזרו להגן על דגימות תאי התרבית? גווירץ אומר שלצוות שלו צריכות להיות תוצאות עד סוף השנה. אם הם יצליחו, אסטרונאוטים בדרכם למאדים לא יצטרכו לחשוש לגבי התייבשות “מעיינות” תאי הדם החדשים הפנימיים שלהם.
לידיעה באתר נאס”א