כשמדובר בטיפול במחלות, דרך אחת מבטיחה היא התייחסות לנוכחות של תאים מזדקנים. תאים אלה – הידועים גם בשם "תאי זומבי" – מפסיקים להתחלק אך אינם מתים כפי שתאים בדרך כלל עושים. הם מופיעים במחלות רבות, כולל סרטן ומחלת אלצהיימר, ובתהליך ההזדקנות. בעוד שטיפולים פוטנציאליים שואפים להסיר או לתקן את התאים, מכשול אחד היה מציאת דרך לזהות אותם בין תאים בריאים ברקמה חיה.
ביומן תא מזדקןחוקרי Mayo Clinic מדווחים על מציאת טכניקה חדשה לתיוג תאים מזדקנים. הצוות השתמש במולקולות הידועות בשם "aptamers" – מקטעים קטנים של DNA סינתטי המתקפלים לצורות תלת מימדיות. לאפטמרים יש את היכולת להיקשר לחלבונים על פני התאים. בתאי עכברים, הצוות מצא כמה אפטמרים נדירים, שזוהו מבין יותר מ-100 טריליון רצפי DNA אקראיים, שיכולים להיצמד לחלבונים ספציפיים משטח התא ולסמן תאים מזדקנים.
גישה זו ביססה את העיקרון לפיו aptamers הם טכנולוגיה שניתן להשתמש בה כדי להבחין בין תאים מזדקנים לבין בריאים. למרות שהמחקר הזה הוא צעד ראשון, התוצאות מצביעות על כך שהגישה יכולה בסופו של דבר לחול על תאים אנושיים."
ג'ים מאהר, שלישי, Ph.D., ביוכימאי וביולוג מולקולרי, החוקר הראשי של המחקר
מרעיון מוזר לשיתוף פעולה
הפרויקט התחיל ברעיון המוזר של סטודנט לתואר שני ב- Mayo Clinic שניהל שיחה מקרית עם חבר לכיתה.
קינן פירסון, Ph.D. – שקיבל לאחרונה את התואר שלו מבית הספר ללימודים ביו-רפואיים של Mayo Clinic – עבד בהנחייתו של ד"ר מאהר, וחקר כיצד aptamers יכולים לטפל במחלות ניווניות או סרטן המוח.
כמה קומות משם עבדה שרה ג'חים, Ph.D., – שגם ערכה אז את מחקריה לתואר שני – במעבדתו של החוקר נתן לבראסאור, Ph.D., החוקר תאים מזדקנים והזדקנות.
באירוע מדעי, השניים במקרה שוחחו על פרויקטי עבודת הגמר שלהם. ד"ר פירסון חשב שטכנולוגיית aptamer עשויה להיות מסוגלת לזהות תאים מזדקנים. "חשבתי שהרעיון היה טוב, אבל לא ידעתי על תהליך הכנת התאים המזדקנים לבדיקתם, וזו הייתה המומחיות של שרה", אומר ד"ר פירסון, שהפך למחבר הראשי של הפרסום.
הם העלו את הרעיון בפני המנטורים שלהם ובפני החוקר דארן בייקר, Ph.D., אשר חוקר טיפולים לטיפול בתאים מזדקנים. בתחילה, מודה ד"ר מאהר, הרעיון של הסטודנטים נראה "משוגע" אבל שווה להמשיך. שלושת המנטורים התלהבו מהתוכנית. "בכנות אהבנו שזה רעיון של התלמידים וסינרגיה אמיתית של שני תחומי מחקר", אומר ד"ר מאהר.
הסטודנטים השיגו תוצאות משכנעות מהר ממה שציפו וגייסו במהירות משתתפי סטודנטים אחרים מהמעבדות. סטודנטים לתואר שני ברנדון ווילבנקס, Ph.D., לואיס פרייטו, Ph.D., ו-MD-Ph.D. הסטודנטית קרוליין דוהרטי, כל אחת תרמה גישות נוספות, כולל טכניקות מיקרוסקופיה מיוחדות ודגימות רקמה מגוונות יותר. "זה היה מעודד להשקיע יותר מאמצים", אומר ד"ר ג'חים, "כי יכולנו לדעת שזה פרויקט שהולך להצליח".
זיהוי תכונות של תאים מזדקנים
המחקר סיפק מידע חדש על תאים מזדקנים מעבר לדרך לתייג אותם. "עד היום אין סמנים אוניברסליים המאפיינים תאים מזדקנים", אומר ד"ר מאהר. "המחקר שלנו הוקם כך שיהיה פתוח לגבי מולקולות משטח המטרה על תאים מזדקנים. היופי בגישה הזו הוא שאנו מאפשרים לאפטמרים לבחור את המולקולות להיקשר אליהן."
המחקר מצא כמה אפטמרים נצמדים לגרסה של מולקולה ספציפית על פני השטח של תאי עכבר, חלבון הנקרא פיברונקטין. תפקידו של וריאנט פיברונקטין זה בהזדקנות עדיין לא מובן. הממצא אומר שאפטמרים עשויים להיות כלי להגדרה נוספת של מאפיינים ייחודיים של תאים מזדקנים.
מחקרים נוספים יהיו נחוצים כדי למצוא aptamers שיכולים לזהות תאים מזדקנים בבני אדם. Aptamers עם יכולת להיצמד לתאים מזדקנים יכולים לספק טיפול ישירות לתאים אלה. ד"ר פירסון מציין שטכנולוגיית aptamer היא זולה יותר ויותר תכליתית מנוגדנים קונבנציונליים, חלבונים המשמשים בדרך כלל להבדיל בין תאים זה לזה.
"הפרויקט הזה הדגים קונספט חדשני", אומר ד"ר מאהר. "מחקרים עתידיים עשויים להרחיב את הגישה ליישומים הקשורים לתאים מזדקנים במחלות אנושיות."
