ביונקים מסוימים, ניתן לשנות את העיתוי של ההתפתחות העוברית המתמשכת בדרך כלל כדי לשפר את סיכויי ההישרדות הן של העובר והן של האם. מנגנון זה להאטת התפתחות זמנית, הנקרא דיאפוזה עוברית, קורה לעתים קרובות בשלב הבלסטוציסט, ממש לפני השתלת העובר ברחם. במהלך הדיאפוזה, העובר נשאר צף חופשי וההריון מתארך. מצב רדום זה יכול להישמר במשך שבועות או חודשים לפני חידוש הפיתוח, כאשר התנאים נוחים. למרות שלא כל היונקים משתמשים באסטרטגיית רבייה זו, היכולת לעצור את ההתפתחות יכולה להיות מופעלת בניסוי. האם תאים אנושיים יכולים להגיב לטריגרים להפסקה נותרה שאלה פתוחה.
כעת, מחקר שנערך על ידי המעבדות של Aydan Bulut-Karslıoğlu במכון מקס פלנק לגנטיקה מולקולרית בברלין וניקולס ריברון במכון לביוטכנולוגיה מולקולרית (IMBA) של האקדמיה האוסטרית למדעים בווינה, מקבל מענק של ERC, זיהה כי נראה כי המנגנונים המולקולריים השולטים בדיפאוזה עוברית ניתנים לפעולה גם בתאים אנושיים. התוצאות שלהם פורסמו ב-26 בספטמבר בכתב העת תָא.
מודלים שמקורם בתאי גזע לחקר דיפאוזה עוברית בבני אדם
במחקרם, המדענים לא ביצעו ניסויים בעוברים אנושיים ובמקום זאת השתמשו בתאי גזע אנושיים ובמודלים של בלסטוציסטים מבוססי תאי גזע הנקראים בלסטואידים. בלסטואידים אלו הם אלטרנטיבה מדעית ואתית לשימוש בעוברים למחקר. החוקרים גילו כי אפנון של מפל מולקולרי ספציפי, מסלול האיתות mTOR, במודלים אלה של תאי גזע משרה מצב רדום הדומה להפליא להפסקה. "מסלול mTOR הוא מווסת מרכזי של צמיחה והתקדמות התפתחותית בעוברים של עכברים", אומר Aydan Bulut-Karslioglu. "כאשר טיפלנו בתאי גזע ובלסטואידים אנושיים עם מעכב mTOR, ראינו עיכוב התפתחותי, מה שאומר שתאים אנושיים יכולים לפרוס את המנגנון המולקולרי כדי לעורר תגובה דמוית דיאפוזה".
מצב רדום זה מאופיין בחלוקת תאים מופחתת, התפתחות איטית יותר וירידה ביכולת ההתקשרות לרירית הרחם. חשוב לציין, נראה שהיכולת להיכנס לשלב רדום זה מוגבלת לתקופת התפתחות קצרה. "ניתן למתוח את העיתוי ההתפתחותי של הבלסטואידים סביב שלב הבלסטוציסט, שהוא בדיוק השלב שבו הדיאפוזה פועלת ברוב היונקים", אומר המחבר הראשון המשותף דנור פ.אייר. יתרה מכך, תרדמה זו היא הפיכה, והבלסטואידים חוזרים להתפתחות תקינה כאשר מסלול ה-mTOR מופעל מחדש.
ליכולת לשנות את תזמון ההתפתחות העוברית יש השלכות על הפריה חוץ גופית
המחברים הגיעו למסקנה שבני אדם, כמו יונקים אחרים, עשויים להיות בעלי מנגנון מובנה להאטה זמנית בהתפתחותם, למרות שאולי אין להשתמש במנגנון זה במהלך ההריון. "הפוטנציאל הזה עשוי להיות שריד של התהליך האבולוציוני שאנחנו כבר לא עושים בו שימוש", אומר ניקולס ריברון. "למרות שאיבדנו את היכולת להיכנס לתרדמה באופן טבעי, הניסויים הללו מצביעים על כך שבכל זאת שמרנו על היכולת הפנימית הזו ויכולנו בסופו של דבר לשחרר אותה". עבור מחקר בסיסי, נשאלת השאלה האם תאים אנושיים ותאי יונקים אחרים נכנסים למצב הרדום דרך מסלולים דומים או חלופיים ומשתמשים בו לאותן מטרות, למשל השהייה או תזמון התפתחותם והשתלתם.
לגילויים של הצוות עשויות להיות השלכות על רפואת הרבייה: "מצד אחד, התפתחות מהירה יותר ידועה כמגבירה את שיעור ההצלחה של הפריה חוץ גופית (IVF), ושיפור פעילות mTOR יכול להשיג זאת", מסביר ניקולס ריברון. "מצד שני, הפעלת מצב רדום במהלך הליך IVF יכול לספק חלון זמן גדול יותר להערכת בריאות העובר ולסנכרון עם האם להשתלה טובה יותר בתוך הרחם."
בסך הכל, הממצאים החדשים מספקים תובנות בלתי צפויות לגבי התהליכים השולטים בפיתוח המוקדם ביותר שלנו, שעשויים לפתוח אפיקים חדשים לשיפור בריאות הרבייה. "שיתוף הפעולה המרגש הזה הוא עדות לאופן שבו ניתן להתמודד עם שאלות ביולוגיות מורכבות על ידי שילוב מומחיות בהתאמה", אומר היידר היידארי חאי, פוסט-דוקטורט במעבדתו של ניקולס ריברון והמחבר הראשון של המחקר. "אני מאמין שעבודה זו לא רק מדגישה את החשיבות של שיתוף פעולה בקידום המדע, אלא גם פותחת אפשרויות נוספות להבנת האופן שבו אותות שונים נתפסים על ידי תאים כשהם מתכוננים למסע ההתפתחותי שלהם."
ניקולס ריברון הוא מנהיג קבוצה ב-IMBA וממומן על ידי מענק ERC Consolidator.
