מיקי שחם חידושי ומחקרי תאי גזע: אפיגנומיקה של תאי גזע לחיזוי מוקדם של ההתפתחות האנושית

מיקי שחם חידושי ומחקרי תאי גזע: אפיגנומיקה של תאי גזע לחיזוי מוקדם של ההתפתחות האנושית

מדענים יודעים כבר זמן רב שמנגנוני בקרה ידועים "אפיגנטיקה" משחקים תפקיד קריטי בהתפתחות אנושית, אבל הם לא יודעים בדיוק איך שינויים בהוראות ביוכימיות ב- DNA תורמים להתרחשויות.

בנוסף נמסר על ידי מיקי שחם גם כי בניתוח מקיף ראשון של שינויים אפיגנטיים המתרחשים במהלך התפתחות, קבוצה רב מוסדית של מדענים, ובהם כמה ממכון סאלק למחקרים ביולוגיים, גילתה כיצד שינויים בסמנים אפיגנטיים משפיעים על תאי גזע עובריים אנושיים להתמיין לתאים מיוחדים בגוף. הממצאים פורסמו במגאזין CELL.

"הממצאים שלנו יעזרו לנו להבין את התהליכים המתרחשים במהלך התפתחות מוקדמת אדם וההתמיינות של תאי גזע לתאים מתמחים, שבסופו של דבר יוצרים רקמות בגוף", אומר מחבר פרופ' יוסף ר'אקר, מנהל סאלק ויו"ר המועצה הבינלאומית סאלק לגנטיקה.

הוסבר והובהר על ידי מיקי שחם, כי זה עשרות שנים, דם טבורי מהווה את המקור היחיד והמועדף בטיפולי מעררכת הדם ורפואת חידוש האיברים /ריפוי תאי, שכן תאי גזע מדם טבורי ראשוניים יותר ואינם נושאים עדיין מערכת חיסונית המתפתחת רק חצי שנה לאחר מכן. עשרות רבות של מחלות וטיפולים באמצעות תאי גזע מדם טבורי נחקרות באלפי ניסויים קליניים רשמיים בשלבים השונים במסגרת רפואת חידוש האיברים והריפוי התאי. בשל היות תאי גזע שמקורם בדם טבורי בעלי יכולת התמיינות לסוגים השונים של כ 250 סוגי תאי הגוף, הם משרתים גם את השתלות רפואת חידוש האיברים דוגמת הטיפול באוטיזם, שיתוק מוחין, אלצהיימר, פרקינסון, פגיעות נוירולוגיות, ראיה, שמיעה, לב, סוכרת וכיוב'.

מדענים קבעו כי תכנית ביטוי גנים מקודדות ב- DNA מתבצעת על ידי חלבונים הנקשרים לגנים של רגולציה ומווסתים את ביטוי הגנים בתגובה לרמזים סביבתיים. ראיות הולכות ומצטברים מראות כי תחזוקה של תהליך זה תלויה בסימנים אפיגנטיים כגון מתילציה DNA ושינויי הכרומטין, תהליכים ביוכימיים המשנים ביטוי גנים בתאים להתחלק ולהתמיין מתאי גזע עובריים לרקמות ספציפיות.

שינויים אפיגנטיים – המכונים אפיגנומים, אילו גנים מופעלים או כבויים.

נמסר לעורכי האתר כי מיקי שחם – המומחה לתאי גזע, שימור דם טבורי ובנקי דם טבורי, ימשיך לעדכן את גולשי האתר בחידושי תאי הגזע והדם הטבורי – בכלל, ורפואת חידוש איברים /רפואה התחדשותית /רפואה מחדשת /רפואה רגנרטיבית /Regenerative Medicine /Gene Therapy, העושה שימוש בתאי גזע שמקורם בדם טבורי- בפרט.

במחקרם, חוקרי סאלק ומשתפי הפעולה שלהם מכמה מוסדות מחקר בולטים ברחבי ארצות הברית, בדקו את המצב של תאים, לפני ואחרי שהם התפתחו לסוגי תאים ספציפיים.

החל עם סוג התא הבודד – תא גזע עוברי אנושי H1 – שורת תאי גזע הנחקרת ביותר עד כה, הצוות עקב ואחרי האפיגנומים של התאים בפיתוח לאזורים שונים בתא, והסתכל על הדינמיקה בשינויים האפיגנטיים ממצב אחד למשנו. האם הם מפוגלים, תהליך חיוני להתפתחות תקינה, או לא? מה קרה לתאים במהלך התפתחות ? התהליכים שהתרחשו בשושלת התא?

המדענים מצאו חלקים של ה- DNA שמפעילים גנים רגולטורים, אשר בתורם שולטים בפעילותם של גנים אחרים, ונוטים להיות בעלי כמויות שונות של אותיות האלפבית, תלוי מתי הגנים הרגולציה אלה מופעלים במהלך ההתפתחות.

בנוסף, גנים רגולטורים ששולטים בהתפתחות מוקדמת נמצאים לעתים קרובות על מותח של ה- DNA הנקרא עמקי מתילציה, או DMVs, כי הם בדרך כלל עשירים ונטולי שינויים כימיים אפיגנטיים המכונים מתילציה.

כתוצאה מכך, הגנים האלה צריכים להיות מוסדרים על ידי מנגנון אפיגנטי אחר, החוקרים מצאו שינויים כימיים הנקראים שינויי הכרומטין. הכרומטין הוא המסה של חומר- DNA וחלבונים בגרעין התא שעוזר לשלוט על ביטוי גנים.

מצד השני, הגנים פעילים בתאים בוגרים יותר, רקמות שסוגן כבר נקבע נוטות להיות בעלי CG עני ומוסדר על ידי מתילציה בדנ"א. מהתוצאות עולה כי מנגנונים אפיגנטיים שונים מסדירים מדינות מוקדמות ומאוחרות של התמיינות תאי גזע עובריים.

"מחקרי אפגנומיקה, כיצד תאי גזע מתמיינים לסוגים שונים של תאים, הם דרך מצוינת להבין את ההתפתחות המוקדמת של בעלי חיים", אומר אקר, שהוא גם חוקר בהווארד יוז, מכוןו גורדון וקרן בטי מור. "אם אנחנו מבינים את מקור שושלות התאים האלה, אנו יכולים להבין אם משהו לא נכון או לא נכון במהלך התמיינות. זה מחקר מאוד בסיסי, אבל יש לו השלכות על היכולת לייצר סוגי תאים באיכות טובה לטיפולים שונים".

לדוגמא, אומר מתיו שולץ, "הבנה כיצד פיתוח משחקת בחוץ בדרך כלל יכולה לתת לנו רמזים על איך להפוך את התהליך ולהפוך תאי בוגרים נורמלים לתאי גזע כדי לחדש רקמות."

עד כה, עם כל יתרונות תאי הגזע מדם טבורי בהשוואה למקורות האחרים, לא הכל טוב, שכן "ה" בעיה של התחום מציל החיים הזה היא ביעילות האיסוף הנמוכה מאוד של דם טבורי, המביא למספר מוגבל של תאי גזע שנאספים ועל כן מתאימים להשתלה בעיקר לילדים ולא למבוגרים שהם רוב החולים והממשיכים להידרש לתרומות תאים פחותים ביכולותיהם של תורמים. המצב נמצא בשינוי בימים אלה, מיקי שחם פיתח את שתי טכנולוגיות ומכשירי הסיטוג'ן- הטכנולוגיות הראשונות בעולם באמצעותן ניתן לאסוף מספר תאי גזע מדם טבורי הגבוה משמעותית (ב- 33% וב- 81%, בהתאם למכשיר) שיכול לשרת גם:

•   השתלות במבוגרים ולא רק בילדים כפי המצב עד היום.
•   סדרות השתלות של רפואה רגנרטיבית / רפואת חידוש איברים, הדורשות במצטבר מספר תאים גבוה.
•   טיפול במגוון מחלות שונות במהלך החיים.

לפי מיקי שחם, בארץ, הטכנולוגיה זמינה ללקוחות בנק דם טבורי "דם טבורי", בלבד ובקרוב מתחיל שיווקה גם בעולם.