התחדשות איברים: כך הסלמנדרה תעזור לנו להצמיח גפיים
כאשר סלמנדרה מאבדת את גפתה, קורה משהו יוצא דופן: תוך מספר שבועות צומחת במקום הגפה הכרותה גפה חדשה לגמרי, עם עצמות, שרירים, עור וכלי דם תקינים. יכולת זו, שנראית כמעט כקסם, ריתקה חוקרים במשך מאות שנים. כעת, סדרה של מחקרים פורצי דרך מתחילה לחשוף את המנגנונים המורכבים שמאפשרים תופעה זו, וממצאיהם עשויים לשנות את הבנתנו לגבי הפוטנציאל הרגנרטיבי של גוף האדם.
ד"ר ג'יימס גודווין מהמעבדה הביולוגית MDI בבר הארבור, מיין, הוביל מחקר שהשווה את התגובה החיסונית של סלמנדרות אקסולוטל לזו של עכברים. הממצאים היו מפתיעים: בעוד ששני המינים הגיבו באופן דומה לזיהומים, התגובה לפציעה הייתה שונה לחלוטין. "המחקר שלנו מראה שלבני אדם יש פוטנציאל לא מנוצל להתחדשות", הסביר גודווין. "אקסולוטלים לא יוצרים צלקות, וזה מה שמאפשר להתחדשות להתרחש. אבל ברגע שצלקת נוצרת, זה סוף המשחק מבחינת התחדשות".
המפתח נמצא בסוג מיוחד של תאי חיסון הנקראים מקרופאגים. במחקרים קודמים גילה גודווין שכאשר מקרופאגים מדוללים באקסולוטל, הוא מתחיל ליצור צלקות במקום להתחדש, בדיוק כמו יונקים. המחקר החדש התמקד בהבנת ההבדל בין המקרופאגים של אקסולוטל לאלה של עכברים. הממצא המרכזי: תגובת האיתות של חלבונים הנקראים קולטני דמויי אגרה (TLRs), המאפשרים למקרופאגים לזהות איום ולגרום לתגובה דלקתית, הייתה "שונה באופן בלתי צפוי" בתגובה לפציעה. באקסולוטל, האיתות קידם צמיחה של רקמה חדשה, בעוד שבעכבר הוא קידם היווצרות צלקות.
הבורא ברא את הסלמנדרות עם מערכת חיסונית ייחודית שמגיבה לפציעה בצורה שונה מיונקים. במקום להתמקד רק בסגירה מהירה של הפצע באמצעות רקמת צלקת, המקרופאגים של האקסולוטל מפעילים תהליך מורכב של התחדשות. זה כולל גיוס תאי גזע, יצירת סביבה המעודדת צמיחת רקמה חדשה ושיקום המבנה המקורי של הגפה. המחקר, שפורסם בכתב העת Developmental Dynamics, פותח חלון מסקרן למנגנונים השולטים בהתחדשות ועשוי להוביל לטיפולים חדשים לבני אדם.
האדרנלין מכין את הגוף כולו להתחדשות
בעוד שתפקיד המקרופאגים חיוני, מחקר נוסף מאוניברסיטת הרווארד גילה שהם רק חלק מתמונה גדולה הרבה יותר. צוות בהובלת פרופסור ג'סיקה ווייטד חשף כי כריתת גפה באקסולוטל מפעילה תגובה כלל-גופנית מדהימה, תאי גזע בכל הגוף, אפילו בגפיים שנותרו שלמות, מתחילים להתרבות ולהתכונן לפעולה. "במשך מאתיים שנה ידעו מדענים שאספקת עצבים הכרחית לשחזור גפיים", אמרה ווייטד, "אבל שמעתי מעט מאוד אנשים מדברים על עצבים סימפתטיים".
המחקר, שפורסם בכתב העת Cell, גילה שהתגובה הכלל-גופנית מתואמת על ידי המערכת העצבית הסימפתטית, אותה מערכת שאחראית על תגובת "לחימה או בריחה" בזמני לחץ. המערכת משתמשת בהורמון האדרנלין כדי להכין תאים לרגנרציה. "הראינו את החשיבות של הורמון האדרנלין, הורמון הלחץ, בהכנת תאים לרגנרציה", הסבירה דויגו פייזין-דוגרו, המחברת הראשית של המחקר. "מכיוון שאדרנלין קיים בבני אדם, הדבר אומר שאנחנו יכולים לנצל חלק מהממצאים באקסולוטל כדי אולי לשפר תוצאות רגנרטיביות בבני אדם".
התהליך מורכב משני מסלולי איתות נפרדים: מסלול אחד, המכונה איתות אלפא-אדרנרגי, נדרש כדי להכין תאים מרוחקים לרגנרציית גפיים. מסלול שני, המכונה איתות בטא-אדרנרגי, מקדם צמיחה מחדש באתר הכריתה עצמו. החוקרים גילו שהתאים המופעלים משנים את ארכיטקטורת ה-DNA שלהם כדי להפוך גנים מסוימים לקלים יותר להפעלה, ובכך מכינים אותם לרגנרציה עתידית. "נראה שהחיה יוצרת זיכרון קצר טווח של הפציעה בכל הגוף", אמרה פייזין-דוגרו. "יש משהו שחש את הפציעה ונכנס למצב של כוננות לפציעה עוקבת, כדי שיוכל להגיב מהר יותר".
עם זאת, ההכנה הייתה קצרת מועד, ההפעלה השיטתית נמשכה רק כמה מחזורי תא, אולי מכיוון שהעלויות המטבוליות הגבוהות יכלו להישמר רק לתקופות קצרות. לאחר ארבעה שבועות לא היה הבדל במהירות רגנרציית הגפיים. ממצא זה מצביע על כך שהמערכת מאוזנת בקפידה, היא מספקת יתרון הישרדותי מיידי מבלי להכביד יתר על המידה על משאבי הגוף. ווייטד הדגישה שזו תפיסה חדשה לגמרי: "עד כה ראו ביולוגים רבים ברגנרציית גפיים תופעה מקומית באתר הפציעה. אבל עדויות הולכות וגדלות מציעות שיש לראות בה אירוע של כל הגוף".
הקוד הגנטי שיאפשר רפואה רגנרטיבית
בעוד שהמחקרים על מקרופאגים ומערכת העצבים חושפים את המנגנונים המיידיים של התחדשות, שאלה מרכזית נותרה: מדוע אין לבני האדם יכולת זו? מחקרים גנטיים משווים את הגנום של יצורים בעלי יכולת התחדשות גבוהה לזה של יונקים, ומצביעים על כך שלא חסרים לנו בהכרח גנים חיוניים הדרושים לריפוי פצעים והתחדשות. ההשערה המרכזית היא שכל בעלי החוליות חולקים קוד גנטי בסיסי להתחדשות, אך עקב השינויים הגנטיים במהלך השנים, חלק מהאלמנטים הרגולטוריים, הרצפים שקובעים מתי ואיך גנים מסוימים מופעלים, נעשו לא פעילים. עדות לכך מגיעה מהעובדה שלעוברים צעירים של יונקים ולצעירים יש יכולת מסוימת להתחדש, מה שמצביע על כך שהפוטנציאל קיים.
מחקרים נוספים התמקדו בתפקידה של חומצה רטינואית, מולקולה הקיימת גם בבני אדם, בתהליך ההתחדשות. חוקרים גילו שריכוז חומצה רטינואית קובע איזה חלק בגפה יצמח מחדש בסלמנדרות. כאשר הזרוע העליונה נכרתת, נוכחות חומצה רטינואית עוזרת להצמיח מחדש את הגפה המלאה, אך כאשר הכריתה בפרק כף היד, חומצה רטינואית נעדרת. השלכות המחקרים הללו לרפואה האנושית הן עצומות. למרות שהצמחה מחדש של גפה אנושית שלמה אולי אינה ריאלית בטווח הקצר, קיימות הזדמנויות משמעותיות לטיפולים שישפרו תוצאות קליניות במחלות שבהן היווצרות צלקות ממלאת תפקיד מרכזי, מחלות לב, כליה, כבד וריאה. העובדה שלבני אדם יש חלק מאותם רכיבים ביולוגיים, אדרנלין, חומצה רטינואית ומקרופאגים, מעלה תקווה שניתן יהיה לפתח טכניקות לשיפור יכולות הריפוי והרגנרציה האנושיות.
תגובות (0)
אין עדיין תגובות. היו הראשונים להגיב!