עין תחת עין

אחד הדברים המופלאים בטבע הוא היכולת שיש ליצורים מסוימים להצמיח איברים מחדש. היכולת הזאת, שנקראת גם "רגנרציה", משתנה מאוד מיצור ליצור, ויש מינים של תולעים, דגים וסלמנדרות שמסוגלים להצמיח איברים שלמים אם המקוריים נפגעו או נטרפו.

אצל בני אדם יכולת ההתחדשות הזאת מוגבלת בהרבה – אנחנו מסוגלים להצמיח מחדש רקמות מסוימות, כמו אונות של הכבד ואפילו את קצות האצבעות, אך לא גפיים שלמות או לב. מכאן עולות כמה שאלות: מה מייחד את מנגנון הרגנרציה? מה משותף ליצורים שיכולים להצמיח מחדש איברים ומה חסר לאלה שאינם עושים את זה?

רקמה שמסוגלת לצמוח מחדש שונה מהותית מרקמה שאינה מתחדשת. ההבדל טמון בכך שרוב התאים ברקמות שאינן צומחות נמצאים במצב ממוין ואינם מתחלקים, בעוד שרקמה מהסוג המתחדש צריכה להיות עשירה בתאים צעירים שמסוגלים להתחלק מהר, כמו רקמות שצומחות במהלך ההתפתחות העוברית. לכן דרוש מנגנון מולקולרי שמעודד התחלקות תאים בתגובה לכריתה או לטריפה.

עוצרים גֵנים
חוקרים מאוניברסיטת מיין שבארצות הברית החליטו לבדוק אם יש מנגנון מולקולרי המשותף לחיות מצמיחות איברים. הם בחרו להשוות בין שלוש חיות מודל, כלומר יצורים חיים שמשמשים במחקרים על מנת להבין באמצעותם תהליכים המתרחשים אצל בעלי חיים אחרים.

היצורים שנבחרו הם דג הזברה, שנחשב חיית מודל מקובלת, הדג רב סנפיר (Bichir) ומין של סלמנדרה שנקרא אקסולוטל (Axolotl). שלושתם מסוגלים להצמיח מחדש איברים כרותים, אך המרחק האבולוציוני ביניהם גדול – הסלמנדרה היא דו-חי, והדו-חיים התפצלו מהדגים כבר לפני כ-420 מיליון שנה.

החוקרים ערכו ניסוי פשוט: הם כרתו סנפירים לדגים וזרועות לסלמנדרות, והשוו את ביטוי הגנים באיברים החדשים ביחס לאיברים המחוברים. הם התמקדו בעיקר בגנים הקרויים מיקרו-RNA, שבניגוד למרבית הגנים שעוברים קידוד ויוצרים חלבון דווקא מונעים מגנים אחרים לייצר חלבונים. כל מיקרו-RNA יכול לעכב כמה גֵנים שונים בו-זמנית.

מונע סרטן, מעודד צמיחה מחדש
במחקר נמצאו חמש מולקולות מיקרו-RNA שכמותן עלתה אצל שלושת היצורים אחרי שהצמיחו מחדש את האיברים, וחמש מולקולות מיקרו-RNA אחרות שכמותן ירדה אחרי ההצמחה. מכיוון שכל מיקרו-RNA יכול להשתיק ביטוי של כמה גֵנים, החוקרים השתמשו בכלים ממוחשבים כדי לחזות מה הם יהיו. על סמך החיזויים האלה בנו רשת של גֵנים שמופעלים או מושתקים בעת צמיחת האיברים החדשים.

קבוצה אחת בולטת של גֵנים המושתקים בתהליך הזה היא אלה שמבקרים את התחלקות התאים, למשל אלה שתפקידם למנוע מתאים להפוך סרטניים. הירידה בפעילות הגֵנים האלה מעודדת התחלקות תאים באזור הכריתה, ובמנגנון הפוך על הפוך, כלומר עיכוב של העיכוב - התאים באזור הכריתה מצמיחים בסופו של דבר איבר חדש.

מה שיפה במחקר הוא שהמנגנון שהתגלה משותף לשלושה מיני בעלי חיים רחוקים מאוד זה מזה מבחינה אבולוציונית. ייתכן שבעתיד נוכל להפעיל אותו גם אצל בני אדם, ולשפר את יכולתם להחלים ביעילות ובמהירות מפציעות קשות.