ביד חזקה
ובזרוע חדשה

רגנרציה (מהפועל האנגלי to regenerate, להתחדש) היא יכולתו של הגוף להצמיח מחדש איברים ורקמות. היכולת הזאת מקבלת תשומת לב גוברת בשנים האחרונות, לא רק בסרטי הקומיקס של וולברין ודדפול, אלא בתחום שלם של הרפואה המחדשת (Regenerative medicine), שחוקרת איך אצל בעלי חיים שונים ואפילו בני אדם, איברים שנפגעו מתפתחים ומבריאים. יצורים רבים בממלכת החי יכולים לגדל מחדש חלקי גוף שנקטעו. אחד מהם הוא נחשון הים (brittle star), יצור ימי קטן ששייך למערכת קווצי העור, קרוב משפחה של כוכב הים, שמסוגל להצמיח את זרועותיו מחדש בתוך מספר שבועות בלבד. המדענים התעניינו מזה זמן רב ביכולת המדהימה הזו, וכעת הם מתחילים לגלות את הסודות הגנטיים שמאחוריה.

נחשון הים מסוגל להצמיח את זרועותיו מחדש בתוך מספר שבועות בלבד. נחשון ים עם זרוע קטועה | Wim Van Egmond / Science Photo Library

מה משותף לסלמנדרה, קיפוד ים ונחשון? 

לאחרונה פרסמו חוקרים את הרצף הגנטי של נחשוני הים ואת מנגנון הרגנרציה שלהם. החוקרים השוו את הקוד הגנטי של נחשוני הים לקוד הגנטי של בעלי חיים אחרים שיכולים לעשות רגנרציה, ומצאו דמיון משמעותי: היצור הימי הקטן הזה, כך מתברר, משתמש במנגנון חידוש רקמות שדומה למנגנון של מינים שונים ורחוקים מבחינה אבולוציונית, למשל האקסולוטל (axolotl, סלמנדרה מקסיקנית) וקיפוד הים. התגלית הזאת מעידה על כך שהתוכנית הגנטית לרגנרציה, ולכן גם היכולת להצמיח מחדש איברים, לא התפתחה באופן עצמאי אצל מינים שונים, אלא הועברה לכולם מאב קדמון משותף. זוהי תוכנית קדומה, משותפת למינים רבים, שנשמרה לאורך מאות מיליוני שנות אבולוציה. 

כדי להוכיח את הקרבה בין מנגנוני הרגנרציה של יצורים שונים, החוקרים ערכו סדרת ניסויים ובדיקות. ראשית, הם ריצפו את ה-DNA של נחשון הים והשוו אותו ל-DNA של בעלי חיים אחרים שעוברים רגנרציה, על מנת לזהות גנים משותפים ולבחון איך הם נשמרו לאורך האבולוציה. בנוסף, באמצעות טכניקת ריצוף RNA , הם בדקו אילו גֵנים באים לידי ביטוי בשלבי הרגנרציה השונים של נחשון הים. הטכניקה הזאת מאפשרת למדוד את רמות ה-RNA, כלומר כמה מולקולות RNA מכל גֵן נמצאות בתאים בזמן נתון, וכך להעריך את פעילותם של הגנים. ככל שרמת ה-RNA מגֵן מסוים גבוהה יותר, כך הגֵן פעיל יותר, ונוצרים ממנו יותר חלבונים. על ידי השוואת רמות ה-RNA בשלבי רגנרציה שונים, החוקרים זיהו אילו גֵנים פעילים בתהליך ובאילו שלבים. 

החוקרים השוו את תפקידי הגֵנים שפעלו אצל נחשון הים לתפקידיהם אצל יצורים אחרים, ובדקו אם אותם גֵנים מעורבים בחלוקת התאים ברגנרציה, בגדילה ובהתמיינות - השתנות של תאים לשם התאמה לתפקידים שונים בגוף. באמצעות כלים פילוגנטיים (פילוגנטיקה היא חקר הקִרבה הגנטית בין מיני החי), הם בנו עצים אבולוציוניים שהציגו את הקִרבה בין המינים ובחנו את הקשרים האבולוציוניים בין הגנים שמעורבים ברגנרציה. בנוסף, הם כרתו זרועות של נחשון הים בניסויים מבוקרים והשוו את הרגנרציה שלו לרגנרציה אצל יצורים אחרים, תוך בדיקת התהליכים הביולוגיים והגנטיים המעורבים בשלבי הרגנרציה.

החוקרים השוו את תפקידי הגֵנים שפעלו אצל נחשון הים לתפקידיהם אצל יצורים אחרים, ובדקו אם אותם גֵנים מעורבים בחלוקת התאים ברגנרציה, בגדילה ובהתמיינות. קבוצות שונות של בעלי חיים, הקרבה שלהם לנחשוני ים והגנים שלהם | מתוך המאמר, Parey et al., 2024

הדרך מבלימה לצמיחה

במנגנון הזה יש שלושה שלבים עיקריים:

ריפוי הפצע: כשנחשוני הים מאבדים זרוע, מופעלים גֵנים שאחראים לתגובה החיסונית. השלב הזה מסייע לסגור את הפצע ולהתחיל את תהליך ההחלמה.

הפרוליפרציה (מאנגלית: שגשוג): בשלב הזה, גֵנים ששולטים בחלוקת תאים ובצמיחה, נכנסים לפעולה. הגֵנים האלה גורמים לתאים להתחלק מהר ולרקמות – לצמוח מחדש.

ההתמיינות: בשלב הזה, התאים החדשים מתפתחים לסוגי הרקמות השונים שנדרשים כדי ליצור זרוע מתפקדת. את התהליך הזה מנחים גורמי שעתוק וגורמי גדילה עצביים.

תחום המחקר של הרפואה הרגנרטיבית מתמקד בפיתוח דרכים לתקן או להחליף רקמות ואיברים פגועים בגוף האדם באמצעות ייצור רקמות מתפקדות. התחום הזה כולל שימוש בתאי גזע, הנדסת רקמות וטכנולוגיות גנטיות שנועדו לשפר את יכולות הריפוי של הגוף. המחקר על ה-DNA של נחשוני הים מספק הבנה מעמיקה יותר של תהליכי הרגנרציה, וממצאיו מ יכולים לסייע למדענים למצוא דרכים להפעיל תהליכי רגנרציה דומים אצל בני אדם, ולשפר את יכולת הריפוי של פציעות ואת יכולת השיקום של רקמות פגועות. התחום עדיין מתפתח, אבל הוא נותן תקווה לשיפורים משמעותיים בטיפולים רפואיים בעתיד.