המתג שמצמיח איברים

יש בעלי חיים, גם יונקים, שיכולים להצמיח מחדש איברים שנקטעו. לא רק לטאות שמגדלות זנב – גם ארנבונים, למשל, מסוגלים לגדל מחדש את אפרכסת האוזן: סחוס, עור, עצבים, הכול חוזר. ביונקים אחרים, לעומת זאת, נראה שהתהליך הזה הולך לאיבוד במהלך ההתבגרות. כל בעלי החיים מתחילים כעובר, גוש תאים שיכולים להתפתח לכל סוג של רקמה. אפילו אחרי הלידה יכולת ההתחדשות לא נעלמת, יש לא מעט תיעודים של ילדים עד גיל 12 שקצות אצבעותיהם נקטעו עד מתחת לציפורן, וגדלו מחדש, כולל העצם. אבל בבגרות, יכולת כזו נעלמת כמעט לגמרי, ויצירת צלקות נהיית נפוצה. זה לא ייחודי לבני אדם, וקורה אצל רוב בעלי החיים הקרובים לנו.

מחקר חדש על עכברים מציע הסבר מפתיע לאובדן יכולת הרֶגֶנֶרַצְיָה, הצמחה מחדש של איברים קטועים: גן מסוים שאמור להפעיל את מנגנון ההתחדשות פשוט לא נדלק. לא בגלל שהוא חסר, אלא משום שהאבולוציה כיבתה את מתג ההפעלה שלו. בעזרת כלי הנדסה גנטית פשוטים יחסית, הצליחו החוקרים, בהובלת מדענים מהמכון הלאומי הסיני למדעים ביולוגיים, להדליק אותו מחדש – והעכברים החלו להצמיח את אוזניהם כאילו היו ארנבונים!

האוזן החלה לצמוח

כדי להבין מה קורה בתוך הרקמה הפגועה, השתמשו החוקרים בטכנולוגיה מתקדמת של ריצוף RNA בתא יחיד. כשהתא צריך לייצר חלבון מסוים הוא מעתיק את רצף הגן הרלוונטי למולקולת RNA שליח, שיוצאת מגרעין התא ומעבירה את הרצף לריבוזומים, שמייצרים על פיו את החלבון. לכן ה־RNA הוא המולקולה שדרכה כל תא חושף אלו גנים פועלים בו באותו רגע – מין יומן פעילות פנימי. כשמפענחים את ה־RNA של אלפי תאים, אפשר להבין אילו תאים משתתפים בתהליך הריפוי ומה בדיוק הם עושים. האנליזה הראתה שאצל כל המינים נוצרות קבוצות מיוחדות של פיברובלסטים – תאי תֶמֶך שמגיבים לפציעה – אך רק אצל מינים שמחדשים את הרקמה התאים האלה מפעילים גנים שמעודדים גדילה והתמיינות מחדש. אצל העכברים אותם תאים נשארים במצב פסיבי, ומייצרים בעיקר רקמה צלקתית.

הבדיקה גילתה גם את ההבדל המרכזי: גֵן בשם Aldh1a2, שפעיל מאוד בארנבונים ובמינים אחרים בעלי יכולת רגנרציה, כמעט שאינו מופעל בעכברים. הגן הזה אחראי על ייצור של חומצה רטינואית (RA) – מולקולה נגזרת מוויטמין A והיא משמשת אות התפתחות חשוב בתאים. כשאין מספיק RA, תאי הרקמה פשוט לא מקבלים את הפקודה להתחדש.

כדי לבדוק אם RA באמת חיונית להצמחה מחדש של איברים, החוקרים ביצעו שני ניסויים: בראשון הם הזריקו לעכברים נגיף מהונדס שנושא את הגן Aldh1a2 – כך שהתאים שהודבקו בו החלו לייצר את החלבון בעצמם. בניסוי השני הזריקו לעכברים RA מוכן. בשני הניסויים קרה דבר יוצא דופן: תהליך הרגנרציה, שבדרך כלל לא מתרחש בעכברים, הופעל. האוזן החלה להצמיח סחוס, עור ועצבים – ממש כמו אצל ארנבונים. 

הסבר ותקווה

המשמעות של הממצאים כפולה. מצד אחד, הם מציעים הצצה לאחור ומספקים הסבר אבולוציוני אפשרי לאובדן יכולת הרגנרציה. יתכן שבמהלך ההתפתחות של יונקים, במיוחד של מינים מתקדמים יותר כמו עכברים ואדם, נוצר צורך לווסת בקפדנות תהליכים של גדילה והתמיינות תאים – כדי למנוע גדילה לא מבוקרת של רקמות, שעלולה להוביל למשל לסרטן. הפעלה חופשית של מנגנונים כמו ייצור RA עלולה להיות מסוכנת בסביבה שבה יש לחץ אבולוציוני לטובת שליטה הדוקה. לכן, המתגים שמפעילים את הגנים האלה פשוט “כובו” בהדרגה. אכן, החוקרים מצאו כי הרצפים הגנטיים שאחראים על הפעלת הגן Aldh1a2 קיימים גם בעכברים, אבל הפסיקו לפעול – בניגוד ליונקים כמו ארנבונים, שאצלם הם עדיין פעילים. 

מצד שני התגלית הזו פותחת כיוון מעשי מרגש – צעד ראשון לקראת רפואה משקמת חדשה. לא מדובר רק בהשתלות או בתרופות שמדכאות דלקת, אלא בהפעלה מחודשת של מנגנוני הבנייה הפנימיים של הגוף. אם נצליח להבין לעומק איך להפעיל אותם באופן מבוקר, ייתכן שנוכל לשקם רקמות פגועות במערכות כמו עור, סחוס ואפילו עצבים. מדובר עדיין במחקר בסיסי, שבוצע כולו בעכברים, והדרך ליישום בבני אדם עוד ארוכה. אבל עצם הגילוי שיכולת הרגנרציה לא נעלמה לחלוטין, אלא פשוט הושתקה לאורך הדורות, פותח פתח לתקווה שאפשר לחדשה.