לילך גלבוע

זוכת פרס קריל 2014
מכון ויצמן למדע

ד"ר לילך גלבוע (Dr. Lilach Gilboa) 

תחומי מחקר: ביולוגיה התפתחותית של תאי גזע

תמצית מחקר: יצירת 'יחידות תאי גזע' בשחלת זבוב הפירות

תאי גזע מוגדרים כתאים המסוגלים הן לחדש את עצמם והן להתמיין לסוגי תאים שונים בגוף. פעילות של תאי גזע מצויה בבסיסם של תהליכים טבעיים רבים: החל מהיווצרות של איברים במהלך ההתפתחות העוברית, דרך שימור פעילות נורמלית של אותם האיברים במהלך החיים של הבוגר ועד תיקון של איברים אחרי פגיעה או מחלה. מסיבה זו, האפשרות של שימוש בתאי גזע למטרות רפואיות מעוררת התרגשות רבה.

בכדי להשתמש בתאי גזע, עלינו להבין כיצד לגדל אותם בתרבית, ולגרום להם להתמיין לסוגי תאים שונים. לאחר מכן, התאים אמורים להיות מוחזרים לגוף החי, להשתלב בתוך האיבר הפגוע ו'לתקן' את פעילותו. פריצות דרך רבות נעשו כבר בתחום – בעיקר בגידול ובמיון תאי גזע. אולם המטרה השלישית – החזרת התאים לגוף ושילובם באיבר הפגוע, עדיין רחוקה. ברוב המקרים, החזרה של תאים לגוף החי מסתיימת במותם ולא בשילובם באיבר המטרה.

אחת הסיבות המרכזיות לחוסר ההצלחה שלנו לשלב תאים חדשים באיבר פגוע היא העובדה שאנו יודעים מעט מאוד על מערכות היחסים בין תאים שונים המרכיבים איבר ואיננו מבינים את החוקים הביולוגיים שעל פיהם נבנים איברים. איננו יודעים עדיין כיצד נקבע גודל של איבר, כיצד נקבעים היחסים הכמותיים והמרחביים בין תאים שונים המרכיבים את האיבר ומה הם מנגנוני השליטה והבקרה הטבעיים אשר מאפשרים לאיבר לתקן את עצמו.

דוגמא של מערכות יחסים מורכבות בין תאים בתוך איבר הוא המקרה של תאי גזע הנמצאים בתוך 'נישה'. הנישה הוא שם כולל לתאים וחלבונים מופרשים (כגון הורמונים או חלבונים חוץ-תאיים) הנמצאים בקרבת תאי גזע ומשפיעים על פעולתם. הנישה משפיעה על קצב החלוקה של תאי גזע, על אפשרות השימור שלהם, על יכולת ההתמיינות שלהם ועל הזדקנותם. בגוף החי אין ולו פעילות אחת של תאי גזע שאינה מושפעת מן הנישה או מודרכת על ידה. מסיבה זו אנו נוהגים להתייחס לתאי גזע והנישה שלהם ביחד בתור 'יחידת תאי גזע'.

במעבדה שלי משתמשים בשיטות גנטיות בכדי לחקור את שחלת זבוב הפירות כמערכת מודל להבנת ההיווצרות של יחידות תאי גזע. זבובי פירות מטילים ביצים רבות במהלך חייהם ומערכת הייצור הזו נסמכת על תאי גזע. בכל שחלה נמצאות 16-20 יחידות הכוללות 2-3 תאי גזע ותאי נישה התומכים בהם. אנו מנסים להבין כיצד נוצרות הנישות, איך נקבע המספר שלהן, ובעיקר – כיצד היווצרות הנישות מתואמת עם היווצרות והתמיינות תאי הגזע. לכאורה, נראה שמרחק אבולוציוני רב מפריד בין זבובים לבני אדם. אולם ההתקדמות העצומה שלנו בהבנת הבסיס המולקולרי של ההתפתחות העוברית הוכיחה שאותם הגנים ואותם חוקים ביולוגיים מנחים את התפתחותם של חרקים ושל יונקים. בזבובים ניתן לבצע ניסויים שאין שום אפשרות לבצע ביונקים, ותוצאות הניסויים האלה מאפשרות הבנה מעמיקה יותר של פעילות תאי גזע ביונקים.

המחקר שלנו הביא לכמה תובנות מעניינות על ההתפתחות של יחידות תאי גזע. חלק מאותן תובנות יכולות גם להסביר מדוע אנו נכשלים בניסיונותינו לתקן איברים פגועים של יונקים על ידי הזרקה של תאי גזע. במסגרת כל כך קצרה לא ניתן להתייחס לפרטים, אבל הנה כמה נקודות למחשבה –
בשחלת הזבוב, תאי הגזע מפרישים חלבון המגן על תאי נישה מסוימים ממוות. אותם תאי נישה חשובים להתמיינות הנכונה של תאי הגזע. מכך נגזר שכאשר תאי הגזע מתים גם הנישה נפגעת. לכן, אם נזריק רק תאי גזע לאיבר פגוע לא נוכל לקבל פעילות נורמלית של איבר כי ייתכן וייחסרו באיבר מרכיבים נוספים שאחראיים על פעילות תקינה.

המחקרים שלנו הראו שהיצירה הנורמלית של יחידות תאי הגזע בשחלה תלויה ברצף של אירועים הורמונליים. הרצף הזה קיים רק בתקופה שבה נוצרים תאי הגזע – אבל לא בבוגר. הייתכן שבכדי לשחזר איבר בצורה יעילה אצל יונקים נאלץ לשחזר את המצב ההורמונלי של העובר?
במהלך השנים שבילינו עם שחלת הזבוב חקרנו הרבה מאוד אותות (סיגנלים) המשפיעים על פעילות תאי הגזע. ברוב המקרים איתות המשפיע על תא גזע ישפיע גם על תאי הנישה – לעיתים בצורה סותרת ולעיתים בצורה מתואמת. לכן – כל מניפולציה שנעשית על תאי הגזע עלולה להשפיע בצורה קשה לחיזוי על הנישה ועל הפעילות העתידית של תאי הגזע.

המחקר שלנו רק בתחילתו. עדיין לא מיפינו את כל האותות והחלבונים המעורבים ביצירה נכונה של יחידות תאי הגזע. כבר כעת נראה שהחוקים הביולוגיים שעל פיהם נוצרת השחלה הם מאוד מורכבים. בשנים הבאות נתרכז בכמה כיוונים מרכזיים:
מצד אחד נמשיך לחקור את החוקים הכלליים של היווצרות יחידות תאי הגזע. מצד שני, ננסה להבין כיצד הרקע הגנטי של פרטים בודדים משפיע על אותם חוקים וגורם להיווצרות של מגוון באוכלוסייה (למשל – מדוע בזבוב מסוים קיימות 16 יחידות, ובאחר 20). המגוון הגנטי הזה משפיע מאוד על היווצרות ופעילות של תאי גזע מצד אחד, ועל התפתחות מחלות הפוגעות באיבר מצד שני.

זוכי פרס קריל

// order posts by year $posts_by_year;