בית חרושת נגיפי קדום לייצור דם

במהלך ההיריון גוף האם מגדיל את ייצור תאי הדם האדומים כדי לוודא שהעובר יקבל מספיק חמצן. אף שמדובר בתופעה ידועה, רופאים וביולוגים לא ידעו עד כה לתאר את המנגנון שמאפשר אותה. כעת גילו חוקרים שבזמן ההיריון, שאליו הגוף מתייחס כאל מצב מצוקה, מתעוררים גֵנים רדומים שהפעלתם מעירה גם את מערכת החיסון. פעילותה מובילה לעלייה בייצור של תאי דם אדומים, כך שנפח הדם בגוף האישה גדל עד כדי חמישים אחוז מעל רמתו הרגילה. כך הגוף מונע אנמיה במהלך ההיריון.

המחקר נעשה על עכברים ובני אדם במרכז הרפואי של אוניברסיטת טקסס. החוקרים השתמשו בטכנולוגיה של ריצוף מקטעי ה-RNA בתאים, שחושפים אילו גֵנים היו בשימוש בתאים בזמן הניסוי.

בשונה מהמקובל ברוב המחקרים הגנטיים, החוקרים בדקו גם רצפי RNA שנקראים רטרו-טרנספוזונים. אלה רצפי גֵנים ניידים המסוגלים להעתיק את עצמם ממקום למקום על גבי הכרומוזומים. נראה כי מקורם הוא נגיפים קדומים ממשפחת הרטרו-וירוסים, שהטמיעו את הקוד הגנטי שלהם בתוך החומר התורשתי האנושי במהלך האבולוציה. בדרך כלל הגֵנים הללו רדומים ולא משמשים לייצור RNA וחלבונים ואינם פעילים במצב תקין. עם זאת, במצבים קיצוניים, כמו היריון או דימום משמעותי, הם עשויים להתעורר לחיים.

סיכון מחושב

בתהליך השעתוק (או תעתוק) שמתרחש בהתמדה בגרעיני התאים, המידע התורשתי שמאוחסן ב-DNA הופך למולקולות קצרות יותר, שנקראות RNA. בדרך כלל המולקולות הללו מעבירות למנגנוני התא הוראות לייצור חלבונים, שמאפשרים את תפקודו התקין של התא. אבל הרטרו-טרנספוזונים הגיעו לגופנו בסדר פעולות הפוך: הם התחילו כ-RNA של רטרו-וירוס, וחדרו לתוך רצף ה-DNA שלנו בתהליך שנקרא שעתוק הפוך.

מאחר שחדירתם ל-DNA נעשית באקראי, היא עלולה להוביל לשגיאות ברצף המקורי, ולכן פעילותם מנוטרלת בדרך כלל. אבל במצבים חריגים כמו היריון, שדורש נפח דם הרבה יותר גדול מהרגיל, הגֵנים הללו נכנסים לפעולה בכל זאת והגוף מוכן לספוג את הסיכון לשגיאות כדי לספק את הדרישה הגוברת לייצור תאי דם אדומים.

החוקרים משערים שכדי למנוע את הנזק שהרטרו-טרנספוזונים הללו עלולים לגרום, הגֵנים הקשורים אליהם מופעלים רק בתאים מסוימים ולפרקי זמן קצרים. ההפעלה מתרחשת בעיקר בתאי גזע בטחול, שמייצרים בעקבות זאת כמות עצומה של תאי דם אדומים. התהליך הזה שונה מאוד מהתפקוד היומיומי של גופנו, שבימים כתיקונם מייצר את תאי הדם האדומים הנחוצים לו בעיקר במח העצם. עם זאת, במצבי מצוקה מסוימים הגוף פונה למקורות ייצור נוספים כדי לעמוד בביקוש, ואחד המרכזיים שבהם הוא הטחול.

החוקרים חיפשו רצפי RNA שמכילים הוראות לייצור חלבונים שפועלים בתהליך השעתוק ההפוך. לשם כך הם אספו דגימות דם מעכברות הרות והשוו אותן לדגימות של עכברות שאינן בהיריון. באופן דומה הם השוו דגימות דם של נשים הרות לאלה של נשים שאינן בהיריון.

כדי לבדוק אם אכן הצליחו לזהות את המנגנון המרכזי לעלייה בכמות הדם בזמן ההיריון, מנעו החוקרים אצל העכברות את תהליך השעתוק ההפוך. בעקבות זאת נפח הדם של הנקבות ההרות לא עלה כפי שהיה אמור לעלות. תופעה דומה תועדה גם אצל נשים הרות שנטלו תרופות שהשפעתן דומה במסגרת טיפול בנגיף HIV – מחולל מחלת האיידס: רמות ההמוגלובין שלהן ירדו והן פיתחו אנמיה. לעומת זאת, אצל נשים שאינן בהיריון או עכברות באותו מצב, הטיפולים הללו לא השפיעו כלל על נפח הדם. מכאן הסיקו שהטרנספוזונים אינם מעורבים בתהליך ייצור הדם השגרתי.

נטע זר

תהליך השעתוק ההפוך נוטה ליצור בתאים מקטעי DNA חופשיים שמערכת החיסון מזהה כגורם זר. ואכן החוקרים מצאו שהרטרו-טרנספוזונים הללו מגרים את מערכת החיסון לפעול נגדם, כפי שהיא עושה כשהיא מזהה חומר גנטי זר – ממש כאילו מדובר בזיהום נגיפי. פעילות מערכת החיסון מעוררת תהליך שמדרבן תאי גזע שמהם נוצרים תאי דם להתרבות. התוצאה היא עלייה בייצור תאי הדם האדומים בטחול.

האם הרטרו-טרנספוזונים מופעלים גם בתאים אחרים בגוף פרט לתאי גזע בטחול? אם כן, ייתכן שבעתיד נוכל לנצל את התכונות הנגיפיות שלהם כדי לעודד התחדשות רקמות מבוקרת – למשל בנייה מחודשת של רקמות עור, שריר או כבד שניזוקו. לשם כך נצטרך להבין היטב את מנגנוני הבקרה, לגלות איך הגוף יודע בדיוק מתי להפעיל את הרטרו-טרנספוזונים ובאילו תאים, ולהעריך את הסיכון להיווצרות שגיאות מסוכנות בקוד הגנטי. נחוצים מחקרים נוספים שיבחנו את התופעה בהקשרים אחרים, ואולי יסללו את הדרך לפיתוח טיפולים חדשים לאנמיה שאינה נובעת מהיריון, או לכשלים בייצור דם.