תַקצִיר
מאז ומעולם אנשים שמו לב שלמוח יש יכולת מוגבלת להחלים לאחר פציעה. נהוג היה לחשוב כי הדבר נובע חלקית מחוסר יכולתו של המוח ליצור תאים חדשים. ואז, חוקרים הבחינו בכך שיש במוח שני אזורים מיוחדים שֶׁכֵּן מייצרים תאים חדשים, אפילו במבוגרים. התאים מִשְּׁנֵי האזורים המיוחדים האלה נקראים “תאי גזע עצביים”, וכיום מדענים עובדים קשה כדי לקבוע כיצד אפשר להשתמש בתכונות הייחודיות של תאים אלה לצורך טיפול בסוגים שונים של נזק מוחי.
מהם תאים?
ודאי שמעתם על כך שבני האדם בנויים בעיקר ממים. אם כך, מדוע איננו קוֹרסים על הקרקע לשלוליות? הדבר נובע מכך שגוף האדם בנוי מסוגים שונים של תאים, למשל: תאי עור (שהם ממש שטוחים), תאי לב (שפועמים – באמת!) ותאי מוח (שמעבירים מידע). לתאים (איור 2) יש מאפיין חשוב המונע מאיתנו לקרוס על הקרקע לשלוליות – מקיף אותם קרום חיצוני הבנוי ממולקולות שומן מיוחדות אשר שומרות על המים שבתוכם מפני דליפה החוצה! בתוך התאים יש עוד קרומים שומניים המקיפים גופיפים אשר נקראים אֶבְרוֹנִים, שלכל אחד מהם יש תפקיד חשוב משלו. אחד האברונים החשובים ביותר הוא הגרעין. בגרעין נמצא המידע הגנטי, בצורה של חומצה דאוקסיריבונוקלאית (דנ“א). הגרעין קובע אלה חלבונים יתבטאו בכל סוג וסוג של תאים. החלבונים הם הפועלים של התא – הם מְבַצְעִים תפקידים חשובים המאפשרים לתא לבצע את התפקיד שלו!
- איור 1 - תאי עצב הם סוג אחד של תאים, ויש בתוכם מגוון אברונים שלכל אחד מהם תפקיד חשוב מאוד.
- למשל, בתוך הגרעין נמצאות ההוראות לייצור חלבונים, בצורת דנ”א. Dendrites = דנדריטים Nucleus = גרעין (גוף התא) Soma (cell body) = סוֹמה Axon = אקסון.
- איור 2 - לתאי גזע עצביים יש יכולת התחדשות עצמית, כלומר הם יכולים לייצר תא גזע נוסף.
- אולם, תאי גזע עצביים יכולים גם להפוך לתאי עצב, לאסטרוציטים או לאוליגודנדרוציטים, כאשר מטפלים בהם בגורמי גידול מתאימים. Self-renewing = התחדשות עצמית Neural stem cell = תא גזע עצבי Neuron = תא עצב Astrocyte = אסטרוציטים Oligodendrocyte = אוליגודנדרוציטים.
מהם סוגי התאים ה”מתמחים“ שיש לנו במוח?
במוח יש כמה סוגים של תאים ”מתמחים“ כגון תאי עָצָב (איור 1), אוליגודנדרוציטים ואסטרוציטים (איור 2). אנו אומרים שתאים אלה מתמחים כי יש להם צורות ותכונות שונות המאפשרות להם לבצע תפקידים מסוימים. הבליטות שיוצאות מתאי העצב, הנקראות דנדריטים ואקסונים, מאפשרות לתאים מאזורים שונים של המוח שלנו לתקשר זה עם זה, ומאפשרות למוח לדבֵּר עם שאר הגוף שלנו (ולשלוט עליו), דבר שמאפשר לנו לנוע ולחוש את השינויים שמתרחשים בסביבה שלנו. תאי עצב מעבירים מידע ומקבלים מידע. אוליגודנדרוציטים עוטפים את תאי העצב, ובכך מעניקים להם תמיכה ומאפשרים להם להעביר את המידע הזה במהירות. אסטרוציטים (תאי כוכב) תומכים במערכת העצבים על- ידי כך שהם מְסַפְּקִים חומרי הזנה, וקובעים אלה חומרים יכולים לעבור אל המוח משאר הגוף.
מהם תאי גזע, ומהי משמעות המילה “גזע” בשמם?
תאי גזע הם תאים בלתי מפותחים ולא מתמחים. בדומה לגיליון נייר ריק, הם כמו תאים ריקים שיכולים להפוך לסוגים שונים של תאים מתמחים. תאי גזע יכולים להמשיך להתחלק כל עוד הם חיים (אנו אומרים שיש להם יכולת התחדשות עצמית), ויש להם שני מאפיינים חשובים: הם יכולים ליצור תאי גזע אחרים, והם יכולים להפוך לסוגים רבּים של תאים מתמחים יותר (איור 2). במוח יש לנו תאי גזע עצביים, כלומר תאי גזע עצביים אלה יכולים ליצור תאי עצב, אסטרוציטים או אוליגודנדרוציטים. ישנם הרבה תאי גזע במוח של עֻבָּר, כי תאי הגזע העצביים יוצרים את כל סוגי הַתָּאִים שישנם במוח – רוב תאי המוח נוצרים בשלב העוברי. מעניין שתאי גזע עצביים נשארים במוח אפילו בבגרות, וממוקמים באזורים מסוימים של המוח (איור 3).
- איור 3 - מבט מהצד של מוח אנושי.
- מוצג המיקום של אזורי מוח הנקראים היפוקמפוס והחדר הלטרלי (הצדדי), עמוק בתוך המוח. מדענים מצאו תאי גזע עצביים בשני אזורי המוח האלה.
ההיסטוריה של המונח “תא גזע” די מסובכת. לשם הַפְשָׁטָה, אפשר לחשוב על גזע של עץ, שממנו צומחים כל הענפים. באופן די דומה, תא גזע הוא תא שממנו נוצרים כל הסוגים השונים של התאים המתמחים.
מתי החוקרים גילו לראשונה תאי גזע במוח של מבוגרים?
לקח כמה עשרות שנים להגיע לתגלית של תאי גזע במוח של בוגר, והיו מעורבים בכך מדענים שונים (איור 4). במאמר זה נמצא סיכום של כמה תגליות חשובות. אנא שימו לב שקבוצות ומחקרים רבּים אחרים תרמו אף הם פיסות מידע חשובות, ואפשר למצוא אותם על-ידי חיפוש בספרות המקצועית. בשנות ה־60 של המאה ה־20 שני חוקרים שעבדו יחד – ד“ר ג’וזף אלטמן וד”ר גופל ד’ דאס – הציגו עדוּת ראשונית לנוכחוּת של תאי גזע עצביים במוחות [2 ,1], ובעקבותיהם, חוקרים רבּים אחרים בשנות ה־80 [4 ,3]. כאשר שתי קבוצות שוֹנוֹת הצליחו לבודד תאי גזע ממוחות ולהראות שלתאים אלה יש את תכונות תאי הגזע שתוארו למעלה, מדענים באמת התחילו לשים לב לכך.
- איור 4 - ציר זמן זה מראֶה מתי אירעו תגליות פורצות דרך בתחום חֵקֶר תאי הגזע העצביים.
- תרומות אלה למדע הניחו את הבסיס להתקדמות שיֶשְׁנָהּ כיום בתחום זה. 1967–1965 –; ד"ר ג’וזף אלטמן וד"ר גופל ד’ דאס מראים כי חלה נוֹירוֹגנזה (יצירת תאי עצב חדשים) במוחות של חולדות 1984–1983 –; ד"ר סטיבן א’ גולדמן וד"ר פרננדו נוטבוהם מוצאים תאי גזע עצביים במוחות של קנריוֹת נקבות. ד"ר מישלס’ קפלן וד"ר דני ה’ בל מְסַפְּקִים עדוּת נוספת לקיומם של תאי גזע עצביים במוח של חולדות צעירות ומבוגרות. 1989 –; ד"ר סאלי טמפל מראָה כיצד לבודד תאי גזע עצביים ממוחות עובריים של חולדות. 1992 –; ד"ר ברנט ריינולדס וד"ר סמואל וייס מגדלים תאי גזע עצביים ההופכים לאסטרוציטים ולתאי עצב בעזרת גורמי גידול. 1999–1998 –; ד"ר אריקסון ועמיתיו מראים שנוירוגנזה חלה גם במוח של בן אדם בוגר. לראשונה, תאי גזע עצביים מבוּדדים ממוח של בן אדם בוגר.
בשנת 1989, ד“ר סאלי טמפל בודדה תאי גזע ממוחות עֻבָּרִי של חולדות [5], והצליחה לגדל אותם במעבדה בכלים של תרביוֹת רִקְמָה. חלק מתאי הגזע שהיא מצאה יכלו להפוך לתאי עצב, ואחרים יכלו להפוך לאסטרוציטים. כל תאי הגזע יכלו ליצור תאי גזע עצביים נוספים. עבודתה גרמה למדענים להאמין שאפשר למצוא תאי גזע דומים במוחות עובריים של יונקים אחרים, כולל בני אדם. בשנת 1992, ד”ר ברנט ריינולדס וד“ר סמואל וייס הראו כי גם במוחות של עכברים בוגרים נמצאים תאי גזע [6]. הם גידלו את התאים מהמוחות של העכברים הבוגרים בכלי מעבדה בנוכחוּת כמה מולקולות חשובות הנקראות ”גורמֵי גידול“ (חומרים המעודדים את התאים לגדול ולהתחלק). הם הוכיחו כי בנוכחותם של גורמי גידול אלה לתאים שבודדו הייתה יכולת התחדשות עצמית וגם יכולת להפוך לתאי עצב או לאסטרוציטים, כלומר: הם היו תאי גזע עצביים. בהתבסס על תוצאות אלה נערכו לאחרונה ניסויים שמטרתם לגלות מתי בדיוק נוצרים תאי עצב מתאי גזע עצביים במוחות של חולדות בוגרות [7] ובמוחות של בני אדם [8]. בכך הם אִפשרו לנו להבין טוב יותר את הסוג הזה של תאי גזע, כולל הבדלים חשובים בין בני אדם ובין מכרסמים, נושא שחורג מתחום המאמר הזה.
כיצד הבנה טובה יותר של תאי גזע עצביים עשויה לעזור לנו לטפל בפציעות או במחלות של המוח?
כיום, מדענים לומדים במֶרֶץ איך תאי גזע עצביים (הן אלה שכבר ישנם במוח הן אלה שמגודלים במעבדה או שנלקחו ממוח אחר) עשויים לעזור בטיפול במצבים כגון שבץ מוחי (כאשר נפסקת זרימת דם תקינה למוח, ולכן התאים אינם מקבלים מספיק חומרי הזנה וחמצן); פציעות בחוט השִׁדרה ומחלת פרקינסון (מחלה שבּה תאים שתפקידם לבקר את התנועה בגוף מפסיקים לפעול בהדרגה ומתים). תאי הגזע העצביים שבמוח רגישים מאוד לשינויים. למשל, אחרי פציעת מוח תאי גזע עצביים ינועו ברחבי רקמת המוח הַיְשֵׁר אל אתר הפציעה. אנו יודעים שהדבר למעשה משפר את ההחלמה [9] כי כאשר מדענים מנעו מתאי הגזע לנוע לאתר הפציעה, ההחלמה הייתה הרבה פחות טובה [10]. תחום מחקר חשוב ופעיל הוא מציאת המנגנונים המסבירים איך תאי גזע מסייעים להחלמה מפציעת מוח, ומדוע. תאי גזע עצביים מושפעים גם ממחלות מוח אחדוֹת כגון פרקינסון ואלצהיימר. במחלות אלה נראה כי לתאי הגזע העצביים קצב הִתְרַבּוּת נמוך יותר, ופחות סביר שהם יהפכו לתאי עצב מפותחים ובריאים לגמרי.
מדענים יכולים גם להזריק תאי גזע ממקור אחר אל הגוף (דרך זרם הדם או ישירות אל המוח או אל חוט השִׁדרה), ולבדוק אם ההחלמה של הנזק למוח משתפרת. כמה קבוצות מחקר עוֹבדוֹת על פרטי הטיפול הזה, ולומדות בזהירוּת את תוצאותיו. לבסוף, אם הַגְבָּרַת היכולת של תאי גזע עצביים המצויים במוח או הַעֲבָרָה של תאים המגודלים במעבדה תהיה מוצלחת והֲדִירָה, לרופאים יהיו שיטות טובות יותר לטיפול בכמה סוגים שונים של פציעות או הפרעות במוח. בינתיים, הודות לתגלית החשובה מאוד של תאי הגזע נמשיך להבין את המוח ואת תפקודו, ונתכנן דרכים שונות לגרום לו להיות בריא יותר.
מילון מונחים
תא (Cell): ↑ יחידת החיים הקטנה ביותר – תאים בנויים ממעֵין שלפוחית המוקפת בקרום שבתוכה אברונים המאפשרים הישרדות.
חומצה דאוקסיריבונוקלאית, דנ”א (Deoxyribonucleic acid, DNA): ↑ צֹפֶן ההוראות המצוי בכל תא ותא, המּוֹרֶה לתא כיצד לִבְנוֹת את היצור החי ולקיימוֹ.
מתמחה (Specialized): ↑ סוג של תא שאימץ לחלוטין תפקודים מסוימים, על-ידי שינוי צורתו ומבנהו.
ולא מתמחים (Unspecialized): ↑ תא שאינו בָּשֵׁל, אך יש לו יש פוטנציאל להפוך לסוג של תא מתמחה. תאים אלה הם כמו דף נייר ריק.
עובָּריים: ↑ שלב מוקדם מאוד של התפתחות שבּוֹ היצור החי רק מתחיל לגדל את המבנים העיקריים של האיברים ושל המערכות.
מחלת אלצהיימר (Alzheimer’s disease): ↑ מחלה במוח הגורמת לאובדן זיכרון וללקויות נפשיות.
קצב הִתְרַבּוּת (Proliferation rate): ↑ קצב גידול מִסְפַּר הַתָּאִים, כאשר הם מכפילים את עצמם.
הַגְבָּרַת היכולת (Potentiation): ↑ הַגְבָּרַת הכוח של משהו חי, תפקודו או תגובתו.
הָדִיר (Reproducible): ↑ היכולת לחזור על משימה ולקבל את אותן תוצאות בכל פעם.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מקורות
[1] ↑ Altman, J. and Das, G. D. 1965. Autoradiographic and histological evidence of postnatal hippocampal neurogenesis in rats. J. Comp. Neurol. 124(3):319–35. doi: 10.1002/cne.901240303
[2] ↑ Altman, J. and Das, G. D. 1966. Autoradiographic and histological studies of postnatal neurogenesis. I. A longitudinal investigation of the kinetics, migration and transformation of cells incorporating tritiated thymidine in neonate rats, with special reference to postnatal neurogenesis in some brain regions. J. Comp. Neurol. 126(3):337–89.
[3] ↑ Goldman, S. A. and Nottebohm, F. 1983. Neuronal production, migration, and differentiation in a vocal control nucleus of the adult female canary brain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80(8):2390–4. doi: 10.1073/pnas.80.8.2390
[4] ↑ Kaplan, M. S. and Bell, D. H. 1984. Mitotic neuroblasts in the 9-day-old and 11-month-old rodent hippocampus. J. Neurosci. 4(6):1429–41.
[5] ↑ Temple, S. 1989. Division and differentiation of isolated CNS blast cells in microculture. Nature 340(6233):471–3. doi: 10.1038/340471a0
[6] ↑ Reynolds, B. A. and Weiss, S. 1992. Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science 255(5052):1707–10. doi: 10.1126/science.1553558
[7] ↑ Cameron, H. A., Woolley, C. S., McEwen, B. S., and Gould, E. 1993. Differentiation of newly born neurons and glia in the dentate gyrus of the adult rat. Neuroscience 56(2):337–44. doi: 10.1016/0306-4522(93)90335-D
[8] ↑ Eriksson, P. S., Perfilieva, E., Bjork-Eriksson, T., Alborn, A. M., Nordborg, C., Peterson, D. A., et al .1998. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat. Med. 4(11):1313–7. doi: 10.1038/3305
[9] ↑ Thored, P., Arvidsson, A., Cacci, E., Ahlenius, H., Kallur, T., Darsalia, V., et al. 2006. Persistent production of neurons from adult brain stem cells during recovery after stroke. Stem Cells 24(3):739–47. doi: 10.1634/stemcells.2005-0281
[10] ↑ Jin, K., Wang, X., Xie, L., Mao, X. O., and Greenberg, D. A. 2010. Transgenic ablation of doublecortin-expressing cells suppresses adult neurogenesis and worsens stroke outcome in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107(17):7993–8. doi: 10.1073/pnas.1000154107