מערכת הדם שלנו מורכבת ממגוון גדול של תאים "מומחים", כמו תאי דם אדומים, המובילים חמצן, וסוגים רבים של תאי דם לבנים, אשר מעניקים לגוף הגנה מזיהומים. כל אלה מתפתחים בתהליך ההתמיינות של תאי הגזע של הדם. כיצד נקבעים עתידם ו"מקצועם העתידי" של תאי הגזע?
מדענים ישראלים ממכון ויצמן למדע ומהאוניברסיטה העברית בירושלים חשפו לראשונה מפה מפורטת של בקרת גנים בתהליך ההתמיינות, והפיקו ממנה מסקנות חדשות באשר לדרך בקרת תהליך ההתמיינות. לממצאים אלה עשויות להיות השלכות מרחיקות לכת על מחקר בסיסי, ובהמשך גם על עולם הרפואה. בין היתר, הם עשויים להוביל לחשיפת המנגנון המולקולרי של מחלות רבות, לרבות הפרעות עצביות, אנמיה, לוקמיה ועוד. מממצאים אלה גם מצביעים על השפעה של גורמים סביבתיים על בריאותנו שהיא משמעותית יותר משסברו עד כה.
תאי הגזע של הדם מחדשים באופן שוטף את מלאי תאי הדם. בניגוד לרוב התאים בגופנו, מסוגלים תאים אלה להמשיך להתחלק במשך כל ימי חיינו, ובהמשך להתמיין ולהפוך לתא בוגר מסוג זה או אחר. תהליך ההתמיינות כולל מספר שלבים, שבמהלכם מתחוללים כמה שינויים דרמטיים - ובסופם נוצר תא דם בוגר, המתמחה במספר קטן של משימות.
תהליך זה מחייב "הפעלה" ו"כיבוי" של אלפי גנים בסדר מדויק ומווּסת. פעילות הגנים נשלטת על-ידי רצפי בקרה (מתגים) קצרים בתוך הדנ"א עצמו. הפעילות של אזור הבקרה מתבצעת בעזרת חלבונים ייחודיים, הקרויים "היסטונים", אשר עוטפים את הדנ"א. חלבונים אלה שומרים, בדרך כלל, על אזורי הבקרה במצב "כבוי", שנועד להבטיח כי לא תתבצע הפעלה לא רצויה. לכן, כדי "להפעיל" את ההוראות ולאפשר גישה לגורמים הרלוונטיים, יש "לפתוח" את מנגנוני הסגירה. ויסות שינויים אלה מושפע על-ידי גורמים סביבתיים.
תוצאות מפתיעות ביותר ד"ר עידו עמית ותלמיד המחקר דוד לארה-אסטיאסו, מהמחלקה לאימונולוגיה במכון ויצמן למדע, עבדו בשיתוף עם פרופ' ניר פרידמן ותלמיד המחקר אסף ויינר, מבית-הספר להנדסה ולמדעי המחשב על-שם רחל וסלים בנין ומהמכון למדעי החיים על-שם אלכסנדר סילברמן שבאוניברסיטה העברית בירושלים. יחדיו הם מיפו לראשונה את תהליכי ההפעלה והבלימה של החלבונים ההיסטוניים בתהליך ההתמיינות של תאי הדם. המדענים פיתחו שיטת מיפוי אפיגנטית חדשה, אשר מאפשרת לדגום מספר קטן של תאים ולמפות את מצב ההיסטונים לאורך כל בסיסי הדנ"א. שיטה זו איפשרה להם למפות לראשונה את השינוי בבקרה של מערכת תאי דם, מתא הגזע ועד לתאים הבוגרים.
מחקרם, ש
התפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Science, הניב תוצאות מפתיעות: לפחות חצי מרצפי הבקרה שגילו, נפתחים בשלבי הביניים של התמיינות התא. מעבר לכך, רוב רצפי הבקרה הייחודיים לתאים ״מומחים״ נפתחים לפעולה הרבה לפני שהתאים מגיעים לשלב שבו הם מופעלים. זאת הסיבה לכך שיכולותיהם של תאים בשלבי הביניים ״גמישות״ הרבה יותר מהצפוי. "ממצא זה משנה את הבנתנו לגבי תהליך 'הכרעת גורלם' של תאי הגזע של הדם, ומרמז על כך שזהו תהליך דינמי המושפע מגורמים סביבתיים, יותר מכפי שהיה מקובל להניח בעבר", אומר לארה-אסטיאסו.
על-אף שהמחקר התמקד בהתמיינות תאי דם, המדענים סבורים כי כללי הפעולה של המנגנון עשויים להישמר גם בתהליכי התמיינות בהתפתחות עוברית וברקמות בוגרות אחרות, כמו הלבלב. "מחקר זה מכין את הקרקע להבנת מרכיבי הבקרה של תהליך ההתמיינות התאית בבני-אדם", אומר ויינר. איתור רצף הדנ"א שמווסת את גורל תאי הגזע, והבנת המנגנון שמפעיל אותו, עשויים לאפשר בעתיד פיתוח של כלי ניתוח הנחוצים להתפתחותה של רפואה מותאמת אישית, וייתכן שאפילו תרופות להתחדשות תאית, שיוכלו לתכנת מחדש את תאי הגזע, וליצור "חלקי חילוף" לכל תא דם אשר נחוץ לנו.
