חלבון הקשור לסרטן ממלא תפקיד מפתח בריפוי פצעים

כאשר רופאים מזהים רמות גבוהות של SerpinB3 בבדיקת דם, זה יכול לאותת שמשהו לא בסדר, החל מסרטן קשה לטיפול ועד למצבים דלקתיים חמורים.

SerpinB3 הוא חלבון קריטי שלעתים קרובות חושף מתי רקמות המחסום של הגוף, כמו העור או הריאות, נמצאות תחת לחץ רציני כתוצאה מסרטן או מחלה כרונית.

אבל מחקר חדש מאוניברסיטת אריזונה סטייט מראה כי ל-SerpinB3, שהוכר זה מכבר כסמן מחלה, יש גם תפקיד טבעי בגוף: עוזר בריפוי פצעים.

פצעי עור נותרו אתגר מרכזי עבור הרפואה. מתוך כ-6 מיליון פצעים המתרחשים מדי שנה בארה"ב, רבים מהם קשים לטיפול ולעתים קרובות קשורים לסוכרת, כוויות, זיהום או גיל מתקדם. יחד, הפצעים הקשים לריפוי אלה עולים כ-20 מיליארד דולר בכל שנה.

במחקר חדש, המחברים השותפים ירדן ירון, קאושאל רגה ועמיתיהם למרכז הביו-עיצוב לחדשנות ותרגום ביו-חומרים גילו כי SerpinB3 הוא חלק מארסנל ריפוי הפצעים הטבעי של הגוף, המסייע לעור להתאושש לאחר נזק.

המחקר מצביע על אפשרויות חדשות: חיזוקו עשוי לשפר את ריפוי הפצעים, בעוד שחסימתו עשויה להציע דרך להילחם בסרטן אגרסיבי. הממצאים עשויים גם לעזור להסביר את תפקידו של SerpinB3 במחלות דלקתיות, ממצבי עור ועד אסטמה.

המחקר מופיע ב-Proceedings of the National Academy of Sciences.

המחקר צמח מתוך התכנסות של העבודה הרחבה יותר של הצוות על חומרים ביו-אקטיביים לתיקון פצעים ומומחיות בחקר משפחה של חלבונים הנקראים סרפינים – קיצור של מעכבי סרין פרוטאז. הסרפינים פועלים כמווסתים חשובים של תהליכים מגוונים כגון קרישת דם וויסות חיסון בכל הגוף, כאשר למספר סרפינים יש תפקידים ברורים בשמירה על פירוק רקמות ותיקון באיזון.

כאשר בדקנו לעומק כיצד הננו-חומרים הביו-אקטיביים שלנו מסייעים לתיקון רקמות, SerpinB3, חלבון המעורב במקור בסרטן, קפץ עלינו כגורם מפתח המתאם עם ריפוי פצעים מונע על ידי ננו-חומר. המסע הזה, שהתחיל ממחקר בהשראת שימוש על חומרים ביולוגיים לתיקון רקמות ועד לחשיפת התפקיד הבסיסי של חלבון זה כמנגנון תגובה לפציעה בעור, היה מרתק באמת. כעת אנו בונים על הממצא הבסיסי הזה וחוקרים את תפקידו של SerpinB3 במצבים פתולוגיים אחרים."

Kaushal Rege, המרכז לחדשנות ותרגום חומרים ביו-חומרים, המכון לעיצוב ביולוגי, אוניברסיטת אריזונה

ריג' הוא פרופסור להנדסה כימית ומנהל המרכז לעיצוב ביולוגי לחדשנות ותרגום ביו-חומרים. ירון הוא עוזר פרופסור להנדסה כימית ופקולטה במרכז. שני החוקרים מקיימים מינויים אקדמיים עם בית הספר להנדסה של חומר, תחבורה ואנרגיה ב-ASU.

הזהות המפוצלת של SerpinB3

שרפינים רבים קשורים למחלות כאשר האיזון שלהם בגוף משתבש, מופיע בדלקת, פיברוזיס וסרטן. אחד מבני המשפחה, SerpinB3, נמצא בשימוש נרחב בבדיקות סרטן כאינדיקטור למחלה אגרסיבית.

SerpinB3 – הידוע גם בשם אנטיגן 1 של סרטן תאי קשקש – התגלה לראשונה ברקמת סרטן צוואר הרחם בשנת 1977. הוא יושם זה מכבר כסמן ביולוגי לסוגי סרטן אגרסיביים בריאה, בכבד ובעור, שבהם רמות גבוהות קשורות לתוצאות גרועות.

"במשך יותר מארבעה עשורים, SerpinB3 הוכר כמניע לצמיחת סרטן ולגרורות – עד כדי כך שהוא הפך לאבחון קליני. אולם לאחר כל הזמן הזה, תפקידו התקין בגוף נותר בגדר תעלומה", אמר ירון. "אבל כשהסתכלנו על עור פצוע ומרפא, גילינו שתאים שנעים לתוך מיטת הפצע מייצרים כמויות אדירות של חלבון זה. התברר שזה חלק מהמכונות שבני אדם פיתחו לריפוי פציעות אפיתל, תהליך שתאים סרטניים למדו לנצל כדי להתפשט. זה עכשיו פותח את הדלתות להבנה כיצד חלבון המחלה הזה מעורב בעוד הרבה יותר חלבונים".

כיצד SerpinB3 עוזר לסגירת פצעים

על ידי מעקב אחר הגנים המופעלים במהלך הריפוי, החוקרים גילו שרמות SerpinB3 עלו בעור פצוע. העלייה הייתה חזקה במיוחד בפצעים המכוסים בחבישות ביו-חומר מתקדמות, ממצא שנבנה על מחקר מוקדם יותר של הקבוצה, המראה כיצד חומרים כאלה יכולים להגביר את אותות התיקון הטבעיים של הגוף.

בבדיקות מעבדה, הוספת SerpinB3 נוספת גרמה לתאי העור לנוע ולכסות פצעים מהר יותר, ועבדה ביעילות כמו מגבר ריפוי ידוע בשם Epidermal Growth Factor. SerpinB3 פועל על ידי הפעלת קרטינוציטים – תאי העור שבדרך כלל עוברים פנימה כדי לתקן נזקים. כאשר מופעלים, תאים אלה הופכים פחות דביקים ויותר ניידים, מה שמאפשר להם להחליק לתוך הפצע ולבנות מחדש רקמה.

החלבון גם מסייע לרשתות התיקון הטבעיות של הגוף, מנחה ריפוי וצמיחת רקמות חדשות. פצעים מטופלים הראו סיבי קולגן מסודרים בצורה מסודרת יותר, הפועלים כמבנה תמיכה, המסייעים בשיקום החוזק והשלמות של העור.

השלכות על הטיפול

החוקרים מציינים כי נדרשת עבודה נוספת כדי להבין כיצד SerpinB3 משתלב במערכות הריפוי הרחבות יותר של הגוף. מכיוון ש-SerpinB3 מזרז את התיקון, אפשר יהיה לפתח אותו יום אחד כטיפול בפצעים עקשניים – כמו פצעי לחץ וכיבים אחרים שמתרפאים לאט לאורך זמן.

על ידי חשיפת החיים הכפולים של SerpinB3, המחקר מראה כיצד הבנה מעמיקה יותר של מערכות התיקון של הגוף עצמו יכולה להוביל לטיפולים טובים יותר בפצעים – ואסטרטגיות חדשות להילחם בסרטן.