תאי גזע שקיומם לא נודע

ד
ד"ר אנה אלטשולר (מימין), פרופ' רובי שלום-פוירשטיין וד"ר איה אמיתי-לנגה. צילום: ניצן זוהר

שני מחקרים חדשים בטכניון: במחקר אחד התגלו בקרנית העין שתי נישות של תאי גזע, שלא נודעו קודם לכן, ובהן אוכלוסיות ייחודיות של תאי גזע הדואגות להתחדשות הקרנית. מחקר שני מציג את מנגנון הבקרה המתוחכם, השומר על הקרנית באמצעות איזון בין קצב תמותת תאים, לבין קצב היווצרות תאים חדשים

שיתוף פעולה בין שתי מעבדות בטכניון הניב שני מאמרים פורצי דרך השופכים אור על מנגנונים של התחדשות ותחלואה בקרנית. המחקרים קשורים לפעולת תאי הגזע בגוף, ולמנגנונים של התחדשות ותחלואה בקרנית (הרקמה השקופה החיונית לראייה ושומרת על העין מפני העולם החיצון). פריצות הדרך האמורות הושגו הודות לשיתוף הפעולה בין מעבדתו של פרופ' רובי שלום-פורשטיין, המתמחה בחקר תאי גזע, ומעבדתו של ד"ר יונתן סביר, המתמחה בביולוגיה כמותית ובביופיזיקה. הן מדגישות את חשיבותם של מחקרים רב תחומיים (אינטר-דיסציפלינריים).

יבגני חבקין (מימין), ד"ר יונתן סביר וליאור סטרינקובסקי. צילום: ניצן זוהר

הקרנית, בניגוד לעור, שקופה ולכן היא חשופה גם לקרינה מזיקה ללא אפשרות להתגונן ממנה באמצעות הפיגמנט המגן על העור. סביר להניח כי כדי לשמור על שקיפותה, התמקמו אוכלוסיות תאי הגזע בקרנית, במהלך האבולוציה, באזור ההיקפי של הקרנית – הלימבוס, שאינו שקוף. תאים אלה מהווים מאגר חירום המספק תאים בשגרה, אך גם מייצר תאים במהירות חריגה במקרה של פציעה.

במאמר הראשון שהתפרסם לאחרונה בכתב העת Cell Stem Cell התגלו בקרנית שתי נישות של תאי גזע שלא נודעו קודם לכן. בכל אחת מהנישות נמצאו אוכלוסיות ייחודיות של תאי גזע הדואגות להתחדשותה. את המחקר שהתפרסם ב-Cell Stem Cell, הובילו ד"ר אנה אלטשולר וד"ר איה אמיתי-לנגה, ממעבדתו של פרופ' רובי שלום-פוירשטיין.

המאמר השני, שהתפרסם בכתב העת eLife, מציג את מנגנון הבקרה המתוחכם השומר על הקרנית באמצעות איזון בין קצב תמותת התאים ברקמה לבין קצב היווצרות התאים המתחדשים בה. המאמר בוחן כיצד תכונות בסיסיות של תאי גזע ותאים ממויינים, משפיעות על שמירת תאי הגזע באזור מרוחק ומוגן, ועל קצב תחלופת התאים, טריותם והזדקנותם. את המחקר, שפורסם כאמור בכתב העת eLife , הובילו הסטודנט לרפואה ליאור סטרינקובסקי, והדוקטורנט יבגני חבקין, שניהם ממעבדתו של ד"ר יונתן סביר.

פרופ' רובי שלום-פוירשטיין. צילום: ניצן זוהר

מאמר 1: תאי גזע רדומים שמתעוררים בפציעה

כאמור, את המחקר שהתפרסם ב-Cell Stem Cell הובילו ד"ר אנה אלטשולר וד"ר איה אמיתי-לנגה ממעבדתו של פרופ' רובי שלום-פוירשטיין. במחקר שולבו טכנולוגיות חדשניות ובהן ריצוף RNA ברמת התא הבודד, ומעקב יוחסין אחר תאים (lineage tracing), קרי זיהוי כל הצאצאים של תא ספציפי. התוצאה: אטלס חסר תקדים, המתאר את החותם הגנטי של תאי הגזע הלימביים, ואת שושלתם המלאה.

תוצאות אטלס זה מראות כי בלימבוס מתקיימות בעת ובעונה אחת שתי אוכלוסיות של תאי גזע, הממוקמות בשתי נישות ממודרות, ומוגדרות היטב שלא תוארו קודם. לכל אחת מהאוכלוסיות תכונות שונות ותפקיד שונה: בלימבוס הפנימי מצויה אוכלוסיית תאי הגזע הפעילים (active limbal SCs) המתחלקים במהירות ומחדשים את הקרנית בשגרה. בטבעת החיצונית קיימת אוכלוסיית תאי גזע שקטים, או רדומים, המתחלקים מעט באיטיות (quiescent limbal SCs), שתפקידם לשמור על גבולות הקרנית והם מהווים מאגר חירום של תאי גזע המתעוררים בעת פציעה.

במחקר התגלה גם תפקיד חדש של תאי ה-T של מערכת החיסון – תאים אלה משמשים בלימבוס כתאי הנישה של תאי הגזע הלימביים הרדומים; הם מבקרים את קצב החלוקה של תאים אלה ותהליכים של ריפוי פציעות.

ד"ר יונתן (יוני) סביר. צילום: ניצן זוהר

מאמר 2: איזון בין תמות תאים להיווצרות תאים

כאמור, את המחקר השני, שפורסם כאמור בכתב העת eLife , הובילו הסטודנט לרפואה ליאור סטרינקובסקי והדוקטורנט יבגני חבקין, שניהם ממעבדתו של ד"ר יונתן סביר. במחקר זה פיתחו החוקרים מודל מתמטי, המתאר את הדינמיקה של חידוש התאים בקרנית, וכך בחנו היפותזות שונות והגדירו את מנגנון הבקרה המאזן בין התחדשות תאים ברקמה זו לבין תמותת תאים מזדקנים. במחקר גילו החוקרים את המרחק שבו מתקשרים התאים זה עם זה, כדי לאפשר את שווי המשקל, המאפשר חידוש מתמיד של רקמת הקרנית.

לדברי ד"ר יונתן סביר, "רקמות רבות – כמו הקרנית והעור – נמצאות במצב מתמיד של איבוד תאים וחידושם, ולתאי גזע תפקיד קריטי ביכולת זו של רקמות להתחדש. עם זאת, עדיין אין לנו הבנה מלאה כיצד תאי הגזע מבקרים את היכולת להפיק תאים חדשים, כדי שהרקמה תישאר בגודל המתאים. כמו כן, לאורך חייהם של התאים הרגילים, יש תפקיד משמעותי לאיזון מספר התאים החדשים שנוצרים לבין אלו שמתים".

מודל חידוש רקמת הקרנית על ידי תאי גזע הנמצאים בגבולה איור: הטכניון

זווית ראייה חדשה על תאי הגזע

החוקרים מעריכים כי ממצאי המאמרים מחזקים את ההבנה, שהמודל הקלאסי של תאי גזע נדירים, אינו תקף. החוקרים מקווים שחשיפת הזהות והחותם הגנטי של תאי הגזע הלימביים, תסלול את הדרך להבנת תהליכי התפתחות מחלות קרנית ומחלות אחרות, שבהן תאי גזע ברקמות שונות נפגעים, וכן תוביל לפיתוח טיפולים חדשנים וטכנולוגיות חדשות לשיקום איברים פגועים.

למאמר המלא הראשון בכתב העת Cell Stem Cell לחצו כאן.

למאמר המלא השני בכתב העת eLife, לחצו כאן.