מהם אסטרוציטים ומה תפקידם?

אתם אולי יודעים שהמוח מכיל כמות עצומה של תאי עצב (נוירונים), אך האם שמעתם על סוג תא אחר במוח שהוא שכיח באותה המידה – אסטרוֹציט?

שמם של תאים אלה, הנקראים בעברית תאים כוכביים, ניתן להם מאחר שהמראֶה שלהם קצת מזכיר כוכבים (מיוונית: άστρο – כוכב, κύτς – תא). אסטרוציטים חשובים מאוד לתפקוד מוחי רגיל. כאשר תאים אלה לא פועלים כשורה, הם עשויים להוות חלק נכבד ממה שמשתבש במחלות מוח ניווניות כמו אלצהיימר, פרקינסון ומחלות נוירון מוטורי [1]. מחקר המגלה כיצד אסטרוציטים פועלים ומה מתרחש כשהם משתבשים במחלה, הוא בעל חשיבות רבה לגילוי טיפולים חדשים למחלות מוח ניווניות.

לאסטרוציטים יש כמה תפקידים חשובים ביותר במוח, שמסייעים לוודא שהנוירונים יישארו בחיים ויְתַקְשְׁרוּ זה עם זה באופן הנכון (איור 1). אסטרוציטים פועלים כמו סוג של מכונת חטיפים אוטומטית עבור נוירונים – הם משחררים מולקולות שנוירונים משתמשים בהן כדי להפיק אנרגיה, כך שיוכלו להמשיך לעבוד כשורה. כמו כן אסטרוציטים מווסתים את האופן שבו נוירונים מקבלים את חומרי המזון שלהם על ידי אינטראקציה עם כלי דם, המאפשרת שליטה בזרימת הדם לאזורים מסוימים במוח.

אסטרוציטים גם ממלאים תפקיד חשוב בסִינַפְּסוֹת – הצמתים שבין נוירונים, המשמשים עבור הנוירונים כדי לתקשר זה עם זה. נוירון בצד אחד של הסינפסה ישלח הודעה לצד השני של הסינפסה אל נוירון אחר, בצורה של אות כימי שנקרא מוליך עצבי . אחרי שהמוליך העצבי שוחרר בסינפסה וההודעה התקבלה על ידי נוירון אחר, אסטרוציטים מסירים את המוליך העצבי וממחזרים אותו כך שיוכל לשמש פעם נוספת.

כאשר מתרחשת פגיעה או דלקת במוח, אסטרוציטים מגיבים על ידי שחרור סֶט מיוחד של כימיקלים שנקרא ציטוֹקינים . על ידי כך, אסטרוציטים מכוונים את התגובה החיסונית לאזור הפגוע במוח, מגבילים את היקף הנזק ומגינים על נוירונים באמצעות שחרור מולקולות נוספות שמסייעות להם לשרוד.

כיום ידוע שרבים מהתפקידים שאסטרוציטים מבצעים במטרה לשמור על הנוירונים בריאים, משתבשים במחלות מוח ניווניות. מדענים מצאו שבמחלות מסוימות אסטרוציטים לא מספקים תמיכה תזונתית בצורה טובה כפי שהם מספקים במוחות שאינם חולים. אסטרוציטים חולים גם לא ממחזרים היטב מוליכים עצביים, והם עשויים לשחרר ציטוקינים מסוימים שמזיקים לנוירונים, במקום להגן עליהם.

מאחר שאסטרוציטים ממוקמים במוח, קשה מאוד לחקור אותם. אנחנו לא יכולים פשוט לקחת פיסת מוח מאדם, מאחר שזה יגרום לאדם נזק תמידי. בעבר, מדענים חקרו אסטרוציטים שאותם נטלו מחיות כמו תולעים, דגים, או עכברים. אולם אסטרוציטים אנושיים נחשבים מורכבים הרבה יותר מאסטרוציטים של חיות. אנו יודעים שחקירת אסטרוציטים אנושיים חשובה, אך כיצד ניתן לעשות זאת?

שימוש בתאי גזע לייצור אסטרוציטים

לאחרונה, התפתחויות בטכנולוגיית תאי גזע אפשרו ליצור אסטרוציטים אנושיים בצלחת במעבדה, באופן המאפשר לחקור אותם בקלות. אך מהם למעשה תאי גזע?

כל אדם מתחיל את חייו בתור תא אחד, שמכיל חומר גנטי משני ההורים. התא הזה גדל ואז מתפצל לחצי ויוצר שני תאים, שני התאים האלה גדלים ואז מתחלקים כדי להפוך לארבעה תאים. התהליך הזה ממשיך עוד ועוד, עד שבסוף נוצר אדם שמורכב מיותר מ-30 מיליארד (30,000,000,000,000) תאים! עם הזמן, במסגרת תהליך שנקרא דיפרנציאציה, מרבית התאים נעשים מתמחים בהתאם לעבודה שהם צריכים לבצע בגוף (נוירונים, אסטרוציטים, תאי לב, תאי כבד וכו’). מעט תאים נותרים מסוגלים להמשיך להתחלק כדי ליצור תאים חדשים שיכולים לעבור דיפרנציאציה לתאים מתמחים. התאים האלה נקראים תאי גזע, מאחר שהם יכולים ליצור עוד מעצמם – לחדש את עצמם, ויש להם יכולת לעשות דיפרנציאציה לסוגי תאים אחרים [3, 2].

בשנת 2006, מדען יפני בשם Shinya Yamanaka (שינאיה ימנקה) גילה דרך להפוך תאים שנעשו למתמחים, חזרה לתאי גזע. סוג תאי הגזע האלה נקרא תאי גזע פּלוּריפּוֹטנטים מוּשְׁרִים (iPSCs; איור 2). הם נקראים כך מאחר שהם הותמרו (הושרו) במטרה להפוך לתאי גזע, והם מסוגלים להפוך לכל תא מתמחה בגוף (פּלוּריפּוֹטנט). במשך זמן רב לפני עבודתו של ימנקה, אנשים לא האמינו שההישג הזה אפשרי – הפיכת תאים מתמחים חזרה לתאי גזע היא קצת כמו להחזיר לאחור את הזמן! עבור התגלית המדהימה הזו, פרופסור ימנקה קיבל פרס נובל בשנת 2012.

אפשר לְדַמּוֹת את iPSCs לתלמידים – יש להם פוטנציאל להיות כל מה שהם רוצים להיות כשיגדלו, הם פשוט צריכים את ההדרכה הנכונה בזמן הנכון במהלך לימודיהם. מדענים זיהו את ה”הדרכה“ הנכונה שנדרשת כדי להפוך iPSCs לאסטרוציטים – אנו יכולים להוסיף כימיקלים לנוזל שבו אנו שומרים את התאים בזמן הנכון בתהליך הדיפרנציאציה כדי ”לשכנע“ את ה-iPSCs להפוך לאסטרוציטים. ראשית, iPSCs מונְחים להפוך לסוג התאים שירכיבו את מערכת העצבים (איור 3). כאשר הם נהפכים לתאים שיכולים להפוך לנוירונים, שנקראים תאי אב עצביים (neural progenitor), גורמים להם להפוך במקום זאת לאסטרוציטים, על ידי גידולם לזמן ארוך יותר והוספת סֶט שונה של כימיקלים [4].

חשוב לציין כי iPSCs יכולים להיות מופקים מאנשים עם מחלות שונות, על ידי נטילת דגימת עור קטנה. באמצעות שימוש בתגלית של פרופסור ימנקה, ניתן להכניס את תאי העור האלה לצלחת מעבדה ולהפוך אותם ל-iPSCs. ה-iPSCs יכולים אחרי כן לעבור דיפרנציאציה לאסטרוציטים באופן שתיארנו. כיום, אסטרוציטים מ-iPSCs נמצאים בשימוש במעבדות בכל רחבי העולם במטרה לחקור את מחלות האלצהיימר והפרקינסון, וכן את מחלות הנוירון המוטורי [5].

מסקנות

אסטרוציט הוא סוג של תא מוח שחשוב מאוד לשמירה על נוירונים בריאים על ידי אספקת חומרי מזון ושליטה על זרימת דם, מִחְזוּר מוליכים עצביים ותגובה לדלקת או לפגיעה. אסטרוציטים שאינם תקינים ידועים כתורמים למחלות מוח ניווניות לרבות אלצהיימר, פרקינסון ומחלות נוירון מוטורי. מדענים גילו דרכים לגידול אסטרוציטים בצלחת מעבדה באמצעות iPSCs שנוצרו מדגימות עור שנלקחו ממטופלים עם המחלות האלה, מה שמאפשר להם להבין טוב יותר כיצד אסטרוציטים משתבשים. על ידי גילוי מה מתרחש בתוך אסטרוציטים במהלך מחלה, מדענים יכולים להשתמש בידע הזה כדי לפתח תרופות שמנסות למנוע או לעצור את התפתחותה של מחלה.

מילון מונחים

אסטרוציט (Astrocyte): ↑ תא בצורת כוכב ששומר על נוירונים בריאים במוח.

מחלות מוח ניווניות (Neurodegenerative Diseases): ↑ קבוצת מחלות שבהן נוירונים גוססים ומתים, באופן שמשפיע על המוח.

סינפסה (Synapse): ↑ הצומת שבו נוירונים מתקשרים זה עם זה.

מוליך עצבי (Neurotransmitter): ↑ אות כימי שמעביר הודעות בין נוירונים.

ציטוקין (Cytokine): ↑ סוג של מולקולה חיסונית שיכולה להיות משוחררת על ידי אסטרוציטים בתגובה לזיהום או לפגיעה.

תא גזע (Stem Cell): ↑ תא שיש לו יכולת לשכפל את עצמו ולהתמיין לסוגי תאים מתמחים שונים.

דיפרנציאציה (Differentiation): ↑ תהליך שבו תאים נעשים מתמחים.

תאי גזע פלוריפוטנטים מושרים (iPSCs - Induced Pluripotent Stem Cells): ↑ תאי גזע שהותמרו מִתאים מתמחים חזרה לתאי גזע.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.

תודות

איורים 1, 3 עוצבו באמצעות תבניות מ-Servier medical Art (https://smart.servier.com/).