|
![]() |
![]() ![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() |
הסדרי נגישות
![]() |
![]() |
עמוד הבית > מדעים > רפואה וקידום הבריאותעמוד הבית > מדעים > ביולוגיה > גוף האדם > רבייה והתפתחות |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
על הפוטנציאל הטמון בתאי גזע עובריים - במחלות רבות, הנחשבות כיום כחשוכות מרפא, ניתן היה לטפל לו היה בידי הרופאים מקור מספיק גדול ומגוון של תאים לצורכי השתלה. אנשי מדע ורפואה תולים את התקווה ליצירת מקור תאים כזה בסוג מיוחד של תאים הנקראים תאי גזע עובריים. בהתייחסו לתאים אלו, אמר הרולד ורמוס (Harold Varmus),לשעבר ראש המכון הרפואי הלאומי (NIH) בארצות הברית שהם עתידים לשנות את פני הרפואה. מנתונים שהתפרסמו לאחרונה עולה כי כל יום מתים בארצות הברית כ- 3000 אנשים ממחלות שבעתיד ייתכן שיהיה ניתן לטפל בהן בעזרת תאי גזע עובריים. בנוסף לפוטנציאל הרפואי האדיר הטמון בהם, עתידים תאים אלו לשפוך אור על שאלות בלתי פתורות לגבי שלבי ההתפתחות העוברית הראשוניים, ולכן כמו לרופאים, כך גם לאנשי המדע הבסיסי יש עניין רב מאוד בתאים אלו. מהם אם-כן תאי גזע עובריים? לפני למעלה מעשרים שנה פותחה טכניקה המאפשרת להפיק מתאי בלסטוציסט של עכבר תאים הנקראים "תאי גזע עובריים", תאים שניתן לגדלם בתרבית. תאים אלה מתאפיינים בשתי תכונות עיקריות. התכונה האופיינית הראשונה היא יכולת התרבות עצמית בלתי מוגבלת בתרבית תאים. התכונה השנייה היא יכולת התמיינות (לאמור - יצירת תא בָּשל מתא-אב כללי) לכל סוגי התאים בגוף; תכונה זו נקראת פְּלוּריפּוֹטֶנטיות (pluripotency). תכונות אלו של התאים מקנות להם את הפוטנציאל לשמש הן כמקור בלתי נדלה לסוגי תאים שונים לצורכי השתלה והן לחקר שלבי ההתפתחות העוברית הראשונים כפי שיוסבר בהמשך הדברים. הפקת תאי הגזע העובריים מבני אדם התאפשרה רק בשנים האחרונות, וזאת משתי סיבות עיקריות: ראשית, לפני המעֲבר להפקת תאי גזע עובריים מאדם נעשו ניסיונות להפיק את התאים מקופים. הפקה מוצלחת של תאי גזע עובריים מקופים נתגלתה כקשה יותר מהפקתם מעכברים, דבר שגרם לעיכוב במעבר לשלב הבא, הפקת התאים מבני אדם. שנית, המקור להפקת תאי גזע עובריים מבני אדם במרבית המקרים הוא עוברים עודפים המתקבלים בהפריות חוץ גופיות ("הפריות מבחנה"), ולכן הפקת תאי גזע עובריים מבני אדם היתה תלויה בשיפור טכניקות ההפריה החוץ-גופית ושימור העוברים, ובבעיות אתיות וחוקיות של שימוש בעוברי אדם, ולו בשלבי התפתחותם הממש ראשוניים. אכן, העובדה שמקורם של תאי הגזע העובריים הוא בעוברים מעלה שאלות אתיות סבוכות לגבי הפקת תאים אלו והשימוש בהם: מהו מעמדו של עובָּר בן שבוע ימים? האם מותר להשתמש בעוברים עודפים מהפריות חוץ גופיות? האם השימוש בעוברים בשלבי ההתפתחות הראשוניים ביותר לצרכים מחקריים עלול להפוך לתקדים לשימוש בעוברים בשלבים מתקדמים יותר או בבני אדם בוגרים בעתיד? חששות אלה באים לידי ביטוי בהבדלים ביחס של המחוקק במדינות שונות לגבי הפקת תאי גזע עובריים והשימוש בהם. בנוסף לבעיות האתיות, תאים אלו דרשו התייחסות מבחינת תפישות עולם של מספר דתות (ראו: היחס החוקי והדתי לתאי גזע עובריים במדינות שונות ושל דתות שונות).
כאשר מגדלים תאי גזע עובריים בתרבית בתנאים מסוימים נוצרים צברי תאים אשר הופכים לאחר מספר ימים לגופיפים דמויי שלפוחית הנקראים "גופיפים עובריים". מבדיקה של התאים המרכיבים את הגופיפים העובריים התברר שמדובר בתאים מכל שלוש שכבות הנבט - אֶקטוֹדֶרם, מֶזוֹדֶרם ואֶנדוֹדרם - שיהוו בהמשך ההתפתחות העוברית את המקור ליצירת כל הרקמות בגוף העובר. במאמר מוסגר נציין כי מהאנדודרם מתפתחים, בין היתר, תאי הכבד והלבלב; מהמזודרם - מערכת הדם, הכליות, הלב, העצמות והשרירים; מהאקטודרם מתפתחים העצבים, השכבה החיצונית של העור (אֶפִּידֶרמיס) ובלוטת יותרת הכליה (אדרנל). התמיינות ספונטנית של התאים מתקבלת גם על ידי הזרקתם לרקמות שונות של עכבר (כגון לשריר) - הזרקה כזו מביאה ליצירת מבנים המכונים טֵרָטוֹמוֹת ומורכבים מתאים הנמנים על שלוש שכבות הנבט. גם בהתמיינות כזו ניתן לראות יצירה של רקמות מגוונות כגון תאי שריר ותאי עצב. על מנת שתאי הגזע העובריים יוכלו לשמש לצורכי רפואה ומחקר יש לפתח טכניקות שיאפשרו לכוון את ההתמיינות באורח ספציפי. משאבים מחקריים עצומים מושקעים לבירור התנאים הדרושים לשם השריית התמיינות ספציפית של התאים. קיימות שתי דרכים עיקריות להשריית התמיינות ספציפית: הראשונה היא באמצעות טיפוח התאים בתמיסה המכילה חלבונים מיוחדים, חלבונים שבאופן טבעי משרים בתאי הגזע התמיינות לסוג התאים המבוקש. הדרך השנייה, המתבססת על שיטות שונות של הנדסה גנטית, היא על-ידי החדרת גנים יחודיים לתוך תאי הגזע העובריים. הגנים המוחדרים מכוונים את התמיינות התאים בכיוון הרצוי. מאמצים אלו נושאים פירות, וכיום כבר ניתן לכוון את התאים להתמיין למספר סוגים רב למדי. אחת הדוגמאות המאלפות ביותר להשריית התמיינות ספציפית של תאי גזע עובריים בתרבית היא יצירת גופיפים עובריים המורכבים מתאי שריר הלב (קַרדיוֹמיוֹציטים), שמתכווצים בקצב המזכיר פעימות לב. למרות ההצלחות שהושגו עד כה בהשריית התמיינות ספציפית על התאים עדיין אנו רחוקים מהיום שבו יוכלו מדענים לומר שהם יודעים לשלוט בצורה מלאה בתהליך התמיינות התאים ולהפיק מהם כל סוג תאים שנדרש. ועוד זאת: השריית התמיינות עד לשלב של יצירת רקמות מורכבות או איברים שלמים היא משימה קשה הרבה יותר מיצירה של תאים עצמאיים, ויש חוקרים הטוענים שמשימה זו לא תושג, לפחות בעתיד הנראה לעין.
חוסר היכולת לגרום לתאי גזע עובריים להתמיין לרקמות או איברים שלמים גורם לכך שבעתיד הקרוב טיפול בחולים בעזרת השתלת תאים שנוצרו מתאי גזע עובריים יהיה מתאים בעיקר למחלות אשר ניתן לטפל בהן על-ידי השתלת תאים בודדים ולא למחלות הדורשות השתלה של איברים שלמים. אחת ה"מועמדות הטבעיות" לטיפול בעזרת תאי גזע עובריים היא מחלת הסוכרת תלויית אינסולין (Type I diabetes, "סוכרת נעורים"). החולים לוקים באי-תפקוד של התאים האחראים על הפרשת אינסולין, תאי בטא בלבלב. כתוצאה מן המחסור באינסולין נפגעת השמירה על רמות גלוקוז מאוזנות בדם. הטיפול המקובל כיום בחולים הוא החדרת אינסולין ממקור חיצוני באמצעות זריקות או משאבות מיוחדות. לא בכל המקרים ניתן בטיפול כזה לאזן לחלוטין את רמת הגלוקוז בדם, מה עוד שהוא כרוך באי נוחות רבה. העובדה שתאי בטא אחראים באופן עצמאי על הפרשת האינסולין מעלה את האפשרות שניתן יהיה לרפא מחלה זו על-ידי יצירת תאי בטא מתאי גזע עובריים והשתלתם בחולים - כיום לא ניתן לטפל בחולים ע"י השתלת תאי בטא מכיוון שאין מקור נוח של תאים כאלו לצורכי השתלה. ואכן, מאמצים רבים מושקעים בניסיון להשרות התמיינות של תאי גזע עובריים לתאי בטא. כמו מחלת הסוכרת, כך גם מחלת הפרקינסון נובעת מפגם בסוג ספציפי של תאים האחראי על הפרשת חומר מוגדר בגוף - במקרה זה דופאמין (וראו: ג'והן פינברג - 'מחלת פרקינסון - דו"ח מצב', גליליאו 45; גיטה בן-דב - "איבחון חד לפרקינסון (ראיון)", גליליאו 60). ישנה הצלחה יחסית בטיפול בחולי פרקינסון באמצעות השתלת תאים מפרישי דופאמין המופקים מעוברים שמקורם בהפלות. אך לטיפול זה מגבלות קשות, כמו למשל מחסור בתאים להשתלה, שרידות נמוכה יחסית של התאים המושתלים ועוד. לפיכך לא נראה שטיפול כזה בחולי פרקינסון ייעשה נפוץ. הדבר עשוי להשתנות אם יהיה ניתן להשתיל בחולים תאי עצב מפרישי דופאמין שנוצרו מתאי גזע עובריים, דבר שכבר נעשה בעכברים. בנוסף לכך מראים מחקרים כי הזרקת תאים אלו לחיות מודל החולות בפרקינסון תורמת לשיפור מצב החיות. מכאן שיש מקום לאופטימיות לגבי שימוש עתידי בתאי גזע שעברו התמיינות מכוונת כטיפול בחולי פרקינסון. השתלות כבד משפרות מאוד את מצבם של חולים באי-תפקוד של הכבד, אך הן כרוכות בהליך מורכב ביותר מבחינה טכנית, ובנוסף לכך מספר תרומות הכבד נמוך בהרבה ממספר הזקוקים להשתלה. ממחקרים התברר כי ניתן יהיה לרפא מחלות כבד מסוימות באמצעות השתלת תאי כבד, ללא צורך בהשתלת האיבר עצמו. כדי לרתום תאי גזע עובריים לצורך זה יש לזהות מה הם התנאים הדרושים להשריית התמיינות לתאי כבד. ואכן, במספר מעבדות נתקבלו תאים בעלי סמנים של תאי כבד, אך עדיין צריך להוכיח שתאים אלו מתפקדים כתאי כבד תקינים. קבלת תאי שריר לב (קרדיומיוציטים) הפועמים באופן סדיר בתרבית מעלה את האפשרות שגם במחלות לב מסוימות, הנובעות מפגיעה בתאי שריר הלב, ניתן יהיה לטפל בעזרת השתלת תאים שהתמיינו מתאי גזע עובריים. בבבעלי-חיים הוכח כי קרדיומיוציטים שהוזרקו השתלבו בלב של החיה. דוגמאות אלו, לגבי מחלות כבד ולב, מצביעות על כך שלמרות שכיום לא ניתן ליצור אברים שלמים מתאי גזע עובריים במבחנה, לתאים אלו ישנו פוטנציאל לאפשר טיפולים חדשניים במחלות בהן אברים שלמים פגועים. גם לאחר שיהיו בידינו תרביות תאים המכילות סוג תאים ספציפי, עדיין יהיה צורך להתגבר על שתי משוכות עיקריות לפני שניתן יהיה להשתילם בחולים. הסכנה הראשונה היא שבין התאים הרצויים להשתלה "יסתתרו" גם מעט תאי גזע עובריים שלא עברו התמיינות; במקרה זה יש חשש רב שאותם תאים יתחילו להתרבות ללא בקרה, שהרי אחת התכונות של תאי גזע עובריים היא התרבות עצמית בלתי מוגבלת. כתוצאה מכך עלולים להיווצר גידולים. דבר זה אכן מתרחש כשמזריקים תאי גזע עובריים לעכבר. פתרון אפשרי לבעיה זו הוא להחדיר לתאים (בשיטות של הנדסה גנטית) "גן התאבדות" שיגרום למות התאים כאשר הם ייחשפו לחומר שאינו פוגע בתאי הגוף הרגילים. דבר זה יאפשר השמדה של כל תאי הגזע העובריים (והתאים שנוצרו מהם) במקרה שיתפתח גידול אצל האדם שעבר השתלה של תאים כאלה. בעיה קשה נוספת היא בעיית הדחייה החיסונית של התאים המושתלים. הבעיה פחות חריפה אם משתילים את התאים ברקמות מסוימות (כגון המוח וקרנית העין) שבהן המערכת החיסונית פחות פעילה בדחיית שתלים. כיום מתמודדים עם הבעיה של דחיית שתלים בדרך של חיפוש תורם הדומה מבחינה גנטית ככל האפשר למושתל, ובעזרת צמצום פעילותה של המערכת החיסונית של המושתל. כדי להתמודד באופן מוצלח יותר בבעיית הדחייה הוצעו מספר דרכים. אחת מהן היא "עטיפת" התאים המושתלים בקופסיות (קפסולות) המגינות עליהם מפני מערכת החיסון. פתרון זה אפשרי עבור תאים שתפקידם להפריש חומרים, כגון תאים מפרישי אינסולין. דרך נוספת היא טיפול מקדים במושתל שיגרום למערכת החיסון שלו לגלות סבילוּת (tolerance) ספציפית כלפי התאים המושתלים. העיקרון הוא עיצוב מחדש של מערכת החיסון של המושתל, כך שלא תתייחס לתאי התורם כאל תאים זרים. לשם כך יש להשתיל בשלב הראשון אצל המושתל מח עצם שמקורו בתורם, וכך נוצרת במושתל מערכת חיסון מעורבת. הבעיה העיקרית כאן היא הצורך בפגיעה רצינית במערכת החיסון המקורית של המושתל, כדי לאפשר את השלב המקדים עצמו - השתלת מח עצם. דרך נוספת היא יצירת "בנק" של תאים, בנק שיכלול מגוון רחב מאד של תאים בעלי סמנים גנטיים שונים, כך שאנשים רבים הזקוקים להשתלה יוכלו למצוא תאים המתאימים להם שלא יגרמו לדחייה חיסונית. שלושת הפתרונות הללו מתאימים למניעת דחייה הן בהשתלות "רגילות" והן בהשתלות של תאים שנוצרו מתאי גזע עובריים. יש גם פתרונות רלוונטיים במיוחד להשתלות של תאים שנוצרו מתאי גזע עובריים. אחד הפתרונות הוא יצירת תאי גזע עובריים "אוניברסאליים", שלא יזוהו על-ידי מערכת החיסון. לצורך כך יש למנוע מהתאים - תוך שימוש בהנדסה גנטית - יצירה של המערכת המעורבת בדחיית רקמות. כיוון אחר של פתרון הוא יצירת תאי גזע עובריים שמקורם במטופל עצמו - מה שמבטיח שלא יהיה תהליך דחייה - והשתלתם חזרה לאחר שעברו התמיינות לסוג התאים הנדרש. אחד השלבים בפתרון זה הוא שיבוט (cloning) של תאים מהמטופל לצורך קבלת בלסטוציסט שממנו יופקו תאי הגזע העובריים. אמנם עלו יפה כמה ניסויים בבעלי חיים בשיבוט למטרות ריפוי, אך שיבוט מוצלח של תאים מבני אדם ליצירת בלסטוציסט עדיין לא דווח ע"י אף גוף מחקרי בר סמכא. בנוסף לכך, כיוון זה מעורר בעיות אתיות, הגם שמדובר בסך-הכול רק ביצירת עובר משובט בשלב מוקדם ביותר של התפתחות.
אחת התופעות המרתקות ביותר בעולם החי היא היצירה של יצור שלם, המורכב ממאות סוגי תאים בעלי תכונות ותפקודים שונים מאד, מתא בודד - הביצית המופרית. תהליכי ההתפתחות הראשוניים של העובר קובעים במידה מכרעת את גורלו של הפרט שיתפתח מעובר זה. פגיעה במספר קטן של תאים בשלבי ההתפתחות המוקדמים יכולה לגרום למות העובר או לפגם חמור שיתבטא בהיותו בוגר. פיענוח התהליכים המכוונים את תחילת ההתפתחות העוברית חשוב הן מבחינת המדע הבסיסי והן לסיוע במציאת פתרונות לפגמים הנובעים מבעיות בשלבי ההתפתחות המוקדמים של העובר. השלב בו נוצרות שלוש שכבות הנבט - שלב הגסטרולציה - הוא אחד השלבים הקריטיים במהלך ההתפתחות העוברית ביונקים. בשלב זה העוברים הם קטנים ביותר ושקועים בדופן הרחם, מה שמקשה על חקר המנגנונים הפועלים בשלב זה. חקר ההתפתחות העוברית בבני אדם מעלה קשיים נוספים, מכיוון שלא ניתן להשיג עוברים בשלבים התפתחותיים כל כך מוקדמים. והנה, הפקת תאי הגזע העובריים פתחה אפשרויות חדשות במחקר ההתפתחות העוברית המוקדמת, על-פי יצירתם של הגופיפים העובריים מתאי הגזע. בשלב הראשון נוצרים "גופיפים עובריים פשוטים", הנראים ככדורים קטנים ומורכבים מתאי גזע עובריים ארוזים בצורה צפופה. לאחר מספר ימים, מרכז הגופיפים העובריים נעשה חלול ומתחיל להתמלא בנוזל עד שמתקבלת שלפוחית שניתן להבחין בה במדורים שונים. הגופיפים העובריים הבוגרים מכילים תאים מכל שלוש שכבות הנבט, ולכן הם מהווים מערכת המחקה במבחנה את תהליך הגסטרולציה הטבעי. בניגוד למחקר בתאי גזע למטרות רפואיות, בו מעוניינים בתוצר הסופי המתקבל לאחר התמיינות התאים, במקרה זה מתמקד המחקר בתהליך ההתמיינות ובגנים המשפיעים עליו בשאיפה ללמוד מכך על תהליך ההתפתחות הטבעי. ואכן, בניסיונות מפורטים שנעשו בעכברים, התברר ששלבי יצירת הגופיפים העובריים במבחנה הם תהליך מתמשך המקביל לשלבים הראשונים של יצירת העובר. מערכת המחקה במבחנה את תחילת ההתפתחות העוברית מאפשרת לחקור את המנגנונים השונים הפועלים בהתפתחות העוברית. שני סוגים של אותות (סיגנלים) משפיעים על גורלו של כל תא במהלך התפתחות העובר - אותות שמקורם בתא עצמו ואותות המגיעים אליו מבחוץ. השריית מוטציות מאפשרת לבחון את השפעותיהם של גנים שונים הנמצאים בתא עצמו. אם בעקבות מוטציה ספציפית לא מתקבלים כלל גופיפים עובריים, ניתן להסיק שלגן שנפגע תפקיד כללי בשלב הגסטרולציה; אם יתקבלו גופיפים עובריים שאינם מכילים תאים מכל שלוש שכבות הנבט ניתן להסיק שלאותו גן תפקיד ספציפי יותר. כדי לבדוק אותות המגיעים מהסביבה ניתן לגדל את התאים בתנאים שונים ולבדוק את השפעתם על יצירת הגופיפים העובריים. בנוסף למחקר ישיר של האותות המשפיעים על גורל התאים ניתן לנצל טכנולוגיות חדשות המאפשרות סריקה של גנים רבים בו זמנית לצורך חיפוש גנים חדשים שאינם ידועים כחשובים לשלבי ההתפתחות הראשוניים באורגניזם אחרים. לאחר זיהוי גנים המתבטאים בשלבים הראשוניים של יצירת הגופיפים העובריים ניתן לבדוק אם גנים אלו אכן חשובים לאותם שלבים התפתחותיים. למרות היתרונות הרבים של השימוש בגופיפים עובריים לחקר שלבי ההתפתחות המוקדמת, שיטה זו טומנת בחובה בעיה מהותית: התאים עובְרים את ההתמיינות במבחנה ולא בהקשר הטבעי שבו הם קיימים ופועלים - בתוך העובָּר. לפיכך נדרשת שיטת מחקר משלימה; שיטה משלימה היא בדיקת שלבי ההתפתחות והגנים המבקרים אותם בחיה השלמה, על ידי יצירת טרטומות המכילות גם הן תאים משלוש שכבות הנבט. החיסרון הוא ששיטה זו אינה מאפשרת שליטה מלאה על תנאי התמיינות התאים- לא ניתן להוסיף גורמי גדילה שונים לסביבה שבה גדלים התאים או לשנות תנאים אחרים. בנוסף לכך, התאים המרכיבים את הטרטומה אינם נמצאים בסביבתם הטבעית בגוף, ולכן גם מערכת זו לא מחקה באופן מלא את תהליכי ההתפתחות הטבעיים. תחום המשלב את המחקר הבסיסי עם המחקר הרפואי בנוגע לתאי גזע עובריים הוא ניצול תאים אלו לבדיקת תרופות לפני הכנסתן לשימוש קליני. כיום, כדי "להכניס לשוק" תרופה חדשה יש להקדים ולנסותה על בעלי חיים, וכן על תאים אנושיים שונים הגדלים בתרבית. תאי גזע עובריים יכולים להשלים את הבדיקה בכך שניתן לבדוק בעזרתם את השפעתה האפשרית של תרופה מוצעת על תהליכי התפתחות עובריים. אין ספק שהפוטנציאל הגלום בתאי גזע עובריים הוא עצום, ואנו נמצאים בדרך ליישום המחקר בתאים אלה הן ברפואה והן בחקר ההתפתחות העוברית באדם.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
![]() |
|
123 |