מודל חדש לזיהוי תאי הגזע של מערכת הדם בעכבר

פותח מודל חדש לזיהוי תאי הגזע של מערכת הדם בעכבר

מחקר חדש, בהובלתו של ד”ר רועי גזית מהפקולטה למדעי הבריאות באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, הצליח לזהות גנים ייחודיים המתבטאים באופן ספציפי ביותר, וליצור עכבר-מודל בו מסומנים תאי-הגזע של מערכת הדם, המהווים את המקור המתמשך לכל תאי הדם והחיסון למשך חיי האדם.

תאי גזע עובריים של עכבר. מקור: ויקיפדיה ברשיון חופשי. באדיבות: USA National Science Foundation
תאי גזע עובריים של עכבר. מקור: ויקיפדיה ברשיון חופשי. באדיבות: USA National Science Foundation

תאי-הגזע של מערכת הדם הם המובילים את המחקר הביולוגי של תאי-גזע בוגרים, ואת השימוש הקליני בהשתלות מח-עצם אשר מצילות עשרות אלפי אנשים מדי שנה. ועדיין, ההבנה הבסיסית של תאי-גזע אלו תלויה ביכולת לזהות אותם ישירות בחיות מודל לצרכי מחקר. מעבדות מובילות בעולם הגדירו סמנים חיצוניים רבים המאפשרים זיהוי טוב של תאי-הגזע של מערכת הדם תוך שילוב של לפחות תריסר נוגדנים.

על מנת לזהות גנים ספציפיים לתאי-הגזע של מערכת הדם, החוקרים יצרו מאגר-מידע של ביטוי מכלול הגנים הידועים בסוגים השונים של התאים במערכת הדם. התאים בודדו בעזרת FACS המאפשר מיון לפי סמנים מרובים וקבלה של אוכלוסיות תאים מוגדרות בשלמותם. כימות רמות הביטוי של כל הגנים התבצע בעזרת מיקרואריי, ובזכות האחידות של השיטה יכלו החוקרים ליצור השוואה ישירה בין סוגי התאים הבוגרים, הפרוגניטורים ותאי-הגזע של מערכת הדם. מכאן ניתן ניבויי למספר רב של גנים אשר פעילים בתאי-הגזע בלבד.

החוקרים ווידאו בניסויים נפרדים את מהימנות השיטה והתמקדו בכמה עשרות גנים אשר הראו דגם-ביטוי ספציפי ביותר. מתוכם ניבחר הגן Fgd5 ליצירת העכבר-המדווח. בעזרת מניפולציה גנטית החליפו חלק מהגן המקורי לחלבון פלואורוסצנטי בצבע אדום (mCherry), כך שבעכבר יצבעו התאים אשר מבטאים את Fgd5. העכבר המהונדס גילה כי לגן עצמו יש תפקיד חיוני בהתפתחות העוברית (נושא שעדיין נמצא במחקר), אך אינו נחוץ להתפתחות או לפעילות תאי-הגזע של מערכת הדם.

סדרת ניסויים הראתה כי בעכבר המדווח Fgd5-mCherry סומנו תאי הגזע של מערכת הדם באופן ספציפי ביותר. התאים המסומנים בודדו בעזרת FACS על סמך הסמן הייחודי בלבד וגילו יכולת להשתלה מלאה לאורך זמן ממושך, ממש כמו תאי-גזע המבודדים לפי סמנים מרובים. הסימון של תאי הגזע בעזרת Fgd5-mCherry נישמר ממוקד בתאי-הגזע בלבד אף לאחר השתלה. החוקרים המשיכו והראו כי התאים המסומנים מכילים את כל יכולת ההשתלה לזמן-ארוך בעכבר, והשלימו את ההגדרה הפורמלית של אוכלוסיית תאי-הגזע של מערכת הדם. זן-מדווח שניוני שיצרו מציע גם אפשרות לניסויים גנטיים בהמשך על ידי מחיקת גנים ישירות בתאי-הגזע של מערכת הדם. הגילוי של הגן הספציפי Fgd5 והיכולת ליצור עכבר מודל מאפשרות בפעם הראשונה לזהות ולחקור את תאי-הגזע לפי סמן אמין יחיד.

העכבר המדווח הייחודי שפותח במחקר זה יאפשר זיהויי ישיר של תאי-הגזע של מערכת הדם במצבים שונים. ראוי לציין כי למרות ההצלחה המוכחת של השתלת מח-עצם אנחנו עדיין מוגבלים לפי התאמת התורם וכמות תאי-הגזע שבתרומה. שיפור ההבנה הביולוגית של תאי-הגזע הבוגרים צפוי לאפשר שימוש מועיל יותר בתאים שכאלו לרפואה רגנרטיבית. בנוסף, גידולים סרטניים שונים – ובמיוחד לוקמיות – חולקים מאפיינים עמוקים עם תאי-גזע, אשר ממתינים עדיין למחקרים ספציפיים ולפיתוח טיפולים חדשניים.

המחקר התפרסם העיתון Journal of Experimental Medicine. רועי גזית הוא חוקר בפקולטה למדעי הבריאות, אוניברסיטת בן-גוריון בנגב והיה פוסט-דוקטורנט במעבדה של דרק רוסי בביה”ס לרפואה של בהרווארד, בוסטון, בעת שהמחקר החל. במחקר נטלו חלק מספר חוקרים נוספים מהמעבדה של דרק רוסי: ווטרו אבינה ופנקג מנדל, מהמעבדה של ד”ר לסלי סילברסטיין: סזר נומבלה-אריאטה, וכן אייל בן-צבי .