תאי גזע עובריים הם תאים שיכולים לאמץ זהות של כל סוג תא בגופנו, למשל, תא עצב, תא שריר, ועוד. ישנם מקרים בהם תא גזע עוברי מתחלק לשני תאי בת, אחד התאים מתחיל מסלול בו הוא ״מתחייב״, ומתמיין לסוג מסוים, ואילו השני שומר על תכונת ה״גזע״ שמאפשרת לו להתמיין לכל סוג. קבוצת המחקר של ד״ר שוקרי חביב בקינגס קולג׳ בלונדון חוקרת כיצד נקבעת הזהות של כל אחד מתאי הבת.

אף על פי שכמעט כל התאים בגופנו מכילים בדיוק את אותו ה-DNA, אותו קיבלנו בירושה מהורינו ביום שהפכנו לביצית מופרית, הם עוברים תהליכי התמיינות שבסיומם הם מאמצים זהות אחת ויחידה - הם הופכים להיות תא שריר בלב, תא עור וכו׳. באופן טבעי, לאחר שהם מתחייבים לזהות אחת, גורלם נקבע והם אינם יכולים ״לחזור לאחור״ ולהפוך לתאים מסוגים שונים. לעומתם, תאי גזע עובריים (embryonic stem cells) הם ״הג׳וקר״ של העובר המתפתח: הם מסוגלים להתמיין לכל הסוגים לפי הצורך, תכונה שהיא ייחודית להם. לאחר שלבי ההריון הראשוניים, תאי הגזע הנותרים הם תאים שהתחילו תהליך התמיינות כלשהו, אך הם התחייבו רק למשפחה מסוימת של תאים ולא לסוג תא מסוים. לדוגמה, במערכת החיסון ישנם תאי גזע אשר מסוגלים להתמיין לתאי דם לבנים מסוגים שונים. הם אמנם יוכלו להתמיין הן לתא בלען והן לתא מייצר נוגדנים, אך לא יוכלו להתמיין לתא מייצר אינסולין בלבלב, שכן הם כבר ״מחויבים״ למערכת החיסון.

כאמור, תאי הגזע העובריים מתאפיינים בכך שלא נכנסו לשום מסלול של התמיינות, וה״גזעיות״ שלהם, יכולתם להתמיין לכל סוג תא בגוף, מרתקת את הביולוגים מזה זמן רב. ברוב המקרים, כאשר תא גזע עוברי מתחלק, החלוקה היא סימטרית, כלומר, שני תאי הבת נשארים תאי גזע עובריים שלא התמיינו. אולם, ישנם מקרים בהם החלוקה היא לא סימטרית, כך שאחד מהתאים ישמור על תכונת ה״גזעיות״ ואחד מהם יתחיל בתהליכים של התמיינות והתחייבות לגורל ספציפי. חוקרים רבים עסקו בשאלה מי מהתאים יזכה לאיזה גורל וכיצד זה נקבע. אחת ההשערות המובילות הייתה שמי שמכתיבים את הבחירה הם מספר חלבונים ממשפחה רחבה שנקראת ״גורמי גדילה״ (growth factors). מחקרים שנערכו בתאי גזע עובריים שעברו טיפולים מגוונים בגורמי גדילה הובילו למסקנה שאכן גורמי הגדילה הם אלו שאחראיים לקביעת הגורל, אך הם לא הסבירו כיצד נקבע מי מבין שני תאי הבת יתמיין ומי ישאר תא גזע עוברי. השאלה הזו מהווה אתגר במחקר, מאחר שבמעבדה תאים כאלה גדלים על צלחת פלסטיק שטוחה, כאשר הם מכוסים בנוזל שמזין אותם, וכולל בתוכו גם את גורמי הגדילה. בתנאים האלה גורמי הגדילה מפוזרים באופן אחיד בנוזל, וכל תאי התרבית חשופים להם במידה שווה. זאת בניגוד לעובר שלם ותלת-מימדי, שבו החשיפה לגורמי הגדילה היא מקומית וממוקדת. אם כך, כדי לחקור במעבדה את ההשפעה הישירה של גורמי הגדילה על ההתמיינות, צריך למצוא דרך לתת אותם רק לחלק מהתאים בתרבית ולא לכולם.

החוקר הישראלי שוקרי חביב (Habib) פיתח כדוריות קטנטנות שמצופות בגורם גדילה בשם Wnt. את הכדוריות הללו הוא מיקם בצלחת הפלסטיק רק בצד אחד של תאי הגזע העובריים (שמקורם בעכבר), ובהמשך עקב אחרי גורלם של התאים באמצעות מיקרוסקופ משוכלל. הכדוריות המצופות היו פריצת דרך משמעותית, שכן באמצעותן הוא הדגים שהמיקום המדויק של גורם הגדילה הוא שקובע איך יתחלק תא הגזע העוברי, ולמעלה מכך, הוא שקובע איזה מבין שני תאי הבת יקבל את זהות התא המתמיין ואיזה יקבל את זהות תא הגזע: תא שמתחלק בצד שסמוך לגורם הגדילה שומר על ״גזעיות״ ואילו התא שנמצא בצד שרחוק מגורם הגדילה יתחיל להתמיין. כלומר, המיקום המרחבי של גורם הגדילה גורם לכך שתא הגזע העוברי חדל מלהיות סימטרי ואחיד, משום שכעת כל קצה שלו זוכה לגורל ייחודי.

כעת, כשבידם הפיתוח הטכנולוגי הזה, חביב וחוקרים נוספים יכולים לשלוט בהתמיינות התאים ואף לכוון אותה כרצונם. אחד מהיישומים של הטכנולוגיה הוא בהנדסה של רקמות מלאכותיות, שמשמשות כמודל מחקרי למחלות שונות וכן לפיתוח תרופות חדשות. קבוצת המחקר של חביב לקחה תאי גזע מעכבר והרכיבה אותם על מערך תלת-מימדי מצופה בגורמי הגדילה. תוך זמן קצר חלק מתאי הגזע התמיינו לרקמה של עצם בצורה התלת-מימדית הרצויה, בעוד שחלק שמרו על תכונות ״גזעיות״, בדומה למצב הקיים ברקמות הגוף. כיום מבנה העצם המלאכותי משמש למחקר של מחלות שונות.

מה שהתחיל כתשובה לשאלה פתוחה ומסקרנת של פיצוח מנגנון ביולוגי, הפך במהירות לטכנולוגיה חדשנית בעלת השלכות עתידיות. נאחל לד״ר חביב הצלחה רבה ונמתין לשמוע על התפתחויות נוספות.

[בתמונה - תא גזע עוברי לצד כדורית מצופה בגורם גדילה, התמונה באדיבות קבוצת המחקר]

     מקורות וקריאה נוספת:

[1] פוסט קודם שלנו בנושא תאי גזע

[2] כדוריות מצופות גורמי גדילה ככלי למחקר תאי גזע עובריים

[3] אתר המעבדה של ד״ר שוקרי חביב