חוקרים מבית החולים האוניברסיטאי של בון ומאוניברסיטת בון הצליחו לחדש באופן דרמטי תאים אנושיים במבחנה. לשם כך, הם תכנתו מחדש ישירות מבשרי תאי דם אדומים לתאי גזע שמהם ניתן להפיק נוירונים. במהלך תהליך זה אופסו השעונים המולקולריים המציינים את גיל התא. לדוגמה, תאי דם של ילד בן 80 הפכו לתאי גזע עם גיל מולקולרי של פחות מ-20 שנה. מכיוון שתהליך התחדשות זה התרחש באיטיות רבה, הוא מתאים היטב לחקירה מפורטת יותר של המנגנונים הבסיסיים. התוצאות פורסמו בכתב העת Aging Cell.
גוף האדם מכיל מאות סוגי תאים שונים. מקורן של כולם מהביצית המופרית ולכן חולקים את אותו מבנה גנטי. עם זאת, במהלך התפתחותם, הם היו מחויבים לגורל מסוים: תא עור אינו יכול להפוך באופן טבעי לתא כבד, וגם תא דם אינו יכול להפוך לתא עצב.
אולם כיום ניתן להפוך קביעה זו במעבדה. לדוגמה, ניתן לגדל רקמת עצב מתא עור, שעשוי לשמש יום אחד לטיפול במחלות נוירודגנרטיביות. כדי להשיג תכנות מחדש זה, החוקרים משתמשים בקוקטייל של גורמי תמלול שונים. גורמים אלו גורמים לתא לקרוא הוראות גנטיות שונות ובכך לצאת לדרך התפתחותית אחרת.
שעונים מולקולריים מתאפסים באופן דרמטי
בשיטה זו, המרנו ישירות מבשרי תאי דם אדומים לתאי גזע עצביים".
פרופ' ד"ר אוליבר ברוסטל, מנהל המכון לנוירוביולוגיה משחזרת, בית החולים האוניברסיטאי בבון
במחקרים קודמים, חוקרי בון כבר הראו שתאי עצב המיוצרים בדרך זו יוצרים קשרים עם נוירונים קיימים לאחר השתלה במוחם של עכברים.
"במחקר הנוכחי שלנו, לעומת זאת, התמקדנו בתופעה אחרת: כלומר, התצפית שתאים מתחדשים באופן משמעותי במהלך תכנות מחדש", מדגיש ברוסטל, שהוא גם חבר בתחומי החיים והבריאות הטרנס-דיסציפלינרי (TRA) באוניברסיטת בון. כדי למדוד זאת, הם השתמשו בשעונים מולקולריים. אלה עוקבים אחר שינויים ב-DNA המתרחשים בדרך כלל במהלך ההזדקנות. שינויים אלו אינם משפיעים על המידע הגנטי עצמו, אלא על התדירות שבה מידע זה נקרא (אפיגנטיקה).
השעונים האפיגנטיים של התאים אופסו באופן משמעותי על ידי התכנות מחדש. כתוצאה מכך, תאים של בן 80 הראו לאחר מכן גיל מולקולרי של פחות מ-20 שנה. "אנחנו גם יודעים שההצערה האפיגנטית הזו מבטיחה שהתאים באמת מתנהגים כמו תאים צעירים", אומר המדען.
צעיר ב-60 שנה לאחר 50 יום
כבר היה ידוע שאפקט התחדשות יכול להתרחש במהלך תכנות מחדש של התא. עם זאת, זה נצפה בעבר רק כאשר התכנות מחדש התרחש בשני שלבים: לדוגמה, תא דם נלקח ומומר לתא גזע פלוריפוטנטי, שפתוחים אליו למעשה כל "נתיבי הקריירה" בגוף. לאחר מכן גורם לתא גזע זה להתפתח לתא גזע עצבי, ממנו יכולים לצאת רק תאי מוח.
התחדשות מתרחשת מהר מאוד בשיטה דו-שלבית זו. "לעומת זאת, המרנו תאי דם ישירות לתאי גזע עצביים – כלומר מבלי לעבור תחילה דרך שלב התא הפלוריפוטנטי", אמר ברוסטל. "בגישה שלנו, ההתחדשות התרחשה בהדרגה וניתן היה לעקוב אחריה במשך למעלה מ-100 ימים."
זה פותח צוהר ייחודי להבנה טובה יותר של תהליכי התחדשות התא. "התחדשות המתפרשת על פני פרק זמן כה ארוך היא אידיאלית כמודל ניסיוני: מכיוון שהשעונים האפיגנטיים מתאפסים לאט במשך מספר שבועות, אנו יכולים להשתמש במודל זה כדי לחקור אילו גורמים וחומרים פעילים מאיצים או מאטים את תהליך ההתחדשות".
זה רלוונטי במיוחד לתחום מדעי המוח, אומר פרופ' ברוסטלה: "אחרי הכל, הגיל הוא גורם הסיכון החשוב ביותר למחלות ניווניות עצביות כמו אלצהיימר!"
