מחקר חדש, שבוצע במכון ויצמן למדע ומתפרסם (יום ב', 13.4.15) בכתב-העת המדעי Nature Cell Biology, מספק תובנות חדשות על הסיבות שבגללן נפסקת התחדשות תאי שריר הלב ביונקים. המחקר, שבוצע בעכברים, מראה כיצד אפשר לגרום לתאי הלב להתחדש בעקבות פציעה, ומציע כיוונים חדשים להתמודדות עם מחלות לב בבני-אדם.
פרופ' אלדד צחור, מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, שיער שהסיבות לחוסר ההתחדשות קשורות להתפתחות הלב בעובר. ידוע שחלבון הקרוי ERBB2, שאחראי על שידור אותות לתא, משחק תפקיד משמעותי בהתפתחות הלב: עכברים ללא חלבון זה מתים במהלך ההתפתחות העוברית מפני שהלב שלהם מפסיק להתפתח. ERBB2 פועל עם קולטן נוסף כדי לקשור גורם גידול הקרוי "נוירוגולין 1" (או nrg1), שנבחן כיום בניסויים קליניים לטיפול בחולים באי-ספיקת לב.
ד"ר גבריאל ד'ווה, חוקר בתר-דוקטוריאלי במעבדתו של פרופ' צחור, רצה להבין כיצד בדיוק nrg1 ו-ERBB2מעורבים בהתחדשות הלב. בעכברים, תאי שריר הלב ממשיכים להתחלק עד כשבוע לאחר הלידה - כלומר, עכבר שזה עתה נולד מסוגל לתקן נזק בלב כתוצאה מפציעה, בעוד שעכברים בני שבעה ימים ויותר איבדו את היכולת לעשות זאת. ד"ר ד'ווה ותלמידת המחקר אלה אהרונוב גילו שתאי שריר הלב שטופלו ב-nrg1 המשיכו להתחלק ביום הלידה, אך ההשפעה ירדה באופן דרמטי לאחר שבוע,ככל הנראה כתוצאה מירידה ברמת ה-ERBB2 בתאי שריר הלב.
כדי לאשש השערה זו, השתמשו המדענים בעכברים שבהם הגן ERBB2 הושתק בתאי הלב שלהם. ההשפעות היו מרחיקות לכת: הלב בעכברים אלה היה דק ודמוי-בלון. מכאן הסיקו המדענים שתאי שריר הלב אינם מסוגלים להתחלק ללא ERBB2. בהמשך בדקו המדענים מה יקרה אם יפעילו את הגן הזה בלב של עכברים בוגרים - בהם תאי שריר הלב לא מתחלקים יותר. תוצאות ניסוי זה היו הפוכות לניסוי של הורדת הגן, והובילו להתחלקות מוגברת של תאי שריר הלב, שיצרו לב עצום שאינו מסוגל לתפקד כראוי. "התברר שגם למחסור וגם לעודף מחלבון זה עלולות להיות השלכות הרסניות על פעילות הלב", אומר פרופ' צחור.
ERBB2 נמצא בראש הפירמידה הצעד הבא היה לבדוק מה יקרה אם ERBB2 יופעל לזמן מוגבל לאחר התקף לב על-מנת לגרום להתחדשות של תאי הלב. אכן, בעכברים שעברו התקף לב וביטאו את החלבון הפעיל ERBB2 אי-אפשר היה לראות סימנים של צלקת או של תפקוד ירוד - ממש כמו בעכברי הביקורת, שלא עברו פציעה. "בניגוד ללב הפגום שרואים בקבוצת הביקורת", אומר פרופ' צחור, "הלבבות שבהם פעל ERBB2 התחדשו לחלוטין, וחזרו למצבם הקודם".
בחינת תהליך ההתחדשות חשפה את המנגנון שעומד מאחורי ההצלחה: תאי שריר הלב חזרו למצב עוברי יותר, שקודם את תהליך ההתמיינות - ובמצב זה הם יכלו להמשיך להתחלק ולהתמיין לתאי לב חדשים. במילים אחרות, הפעלת ERBB2 הובילה את התאים למצב התפתחותי קדום, בעוד כיבויו בלם את תהליך ההתחדשות.
פרופ' צחור וחברי קבוצתו התחילו למפות את החלבונים האחרים בתוך התא שמגיבים לאותות של nrg1. "ERBB2 בפירוש נמצא בראש הפירמידה", אומר פרופ' צחור, "כיוון שהראינו כי הוא מסוגל, לבדו, לגרום להתחדשות הלב באמצעות הוספת תאי לב חדשים. אבל הבנת תפקידיהם של שאר החלבונים בתא עשויה לספק לנו מטרות חדשות לטיפול במחלות לב".
לטענת פרופ' צחור, מבחנים קליניים בחולים שיקבלו טיפול ב-nrg1 עשויים להיכשל אם רמות ה-ERBB2 לא יועלו בהתאם. הוא וחברי קבוצתו מתכננים להמשיך לחקור את מנגנון זה, במטרה למצוא דרכים לשיפור התהליך, שעשוי בעתיד להצביע על דרכיםלהתחדשות תאי הלב בבני-אדם. כיוון ש-ERBB2 גם קשור לגידול של תאי סרטן,ולסיכויים להחלים ממנו, יידרשו מחקרים נוספים כדי להבין איך להפעיל אותו בתאי הלב בזמן הנכון ובכמות הנכונה.
השתתפו במחקר: פרופ' יוסי ירדן ופרופ' מיכל נאמן, גם הם מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע; פרופ' יונתן ליאור מהמרכז הרפואי על-שם חיים שיבא; ופרופ' ריצ'רד פ. הארווי ממכון המחקר על-שם ויקטור צ'אנג ומאוניברסיטת דרום ויילס, אוסטרליה.
