מדענים מהפקולטה לביולוגיה בטכניון גילו כי החלבון ARTS אחראי לתהליכים קריטיים במחלות מעיים

החוקרים גילו כי עיכובו של החלבון מבקר את התאבדותם של תאי גזע במעי ואת תפקוד המעי הדק והגס. הגילוי יוכל לסלול בעתיד דרכים חדשות לטיפול במחלות מעיים ולמניעתן, כמו גם לצמצום תופעות הלוואי של טיפולים אנטי-סרטניים

חוקרים מהפקולטה לביולוגיה בטכניון איתרו חלבון האחראי לתהליכים קריטיים במחלות מעיים. המחקר צפוי לסלול דרכים חדשות בטיפול במחלות אלה ולצמצם את תופעות הלוואי של טיפולים אנטי-סרטניים.

את המחקר שהתפרסם בכתב העת Nature Communications הובילו פרופ’-משנה ירון פוקס והדוקטורנטית אלינור קורן מהמעבדה לביולוגיה של תאי גזע ורפואה רגנרטיבית בפקולטה לביולוגיה ובמכון לורי לוקיי למדעי החיים וההנדסה. על פי ממצאי המחקר, עיכובו של חלבון בשם ARTS מגן על תאי הגזע החיוניים לתפקוד המעיים.

פרופ’-משנה ירון פוקס

המעי הוא רקמה המתחדשת במהירות רבה, יותר מכל רקמה אחרת בגוף; שכבת העור החיצונית, האפיתל, מתחלפת בכל שבוע. המעי הדק הוא צינור מפותל באורך ממוצע של 8-6 מטרים והוא ממלא את רוב חלל הבטן. למעי הדק תפקיד קריטי בעיכול המזון ובספיגתו אל זרם הדם והלימפה, ויעילותו קשורה במבנהו הייחודי. המעי הדק מגדיל את שטח הפנים באמצעות בליטות דמויות-אצבע הנקראות ווילי (Villi) ועשויות מתאי אפיתל העוטפות כלי דם ולימפה. תאי הגזע של המעי הדק נמצאים בקריפטות המעיים (crypts of Lieberkühn) שהם הקפלים שבין אותן בליטות בבסיס המעי. התאים מתחלקים בהתמדה, מתמיינים ויוצרים תאי אפיתל שונים לאורך הווילי.

תאי גזע הם תאים נדירים יחסית, האחראים לחידושן של רקמות שונות כגון עור, מעי וכלי דם. מחקרים רבים נעשו עד כה בנושא ההתחדשות העצמית של תאי הגזע והתמיינותם, אבל מנגנון ההתאבדות המתוכננת (אפופטוזיס) בתאים אלה כמעט שלא נחקר. זאת משום שבמשך שנים רבות נחשבו תאי הגזע לתאים “אמורטליים” החיים עד תום חייו של האורגניזם.

המחקר הנוכחי עוסק בהתאבדות תאי הגזע ובהשפעה הדרמטית של תהליך זה על התחדשות הרקמה ועל תהליכי ההחלמה במעי. פרופ’-משנה ירון פוקס והדוקטורנטית אלינור קורן הניחו כי בשל תוחלת חייהם הארוכה של תאי הגזע במעי הם עלולים לצבור מוטציות ולגרום למחלות שונות כגון סרטן. לכן, אף שהם עמידים יותר מתאים “רגילים”, הם אמורים להיות נתונים למנגנון בקרה המחסל אותם באופן ממוקד במקרה שמתפתחת בהם מוטציה.

אלינור קורן

המחקר הנוכחי גילה כי תאי הגזע במעי אכן נתונים לתהליך כזה של תמותה מתוכננת. החוקרים גילו כי חלבון קריטי בתהליך זה הוא ARTS, המבוטא באופן ממוקד בקריפטות המעיים של העכבר והאדם. צוות המחקר גילה כי מחיקה של הגן האחראי לייצור החלבון האמור גורמת לעלייה דרמטית במספרם של תאי הגזע במעי ובגודלה של הנישה המכילה אותם. על מנת לאשש את תוצאותיהם החוקרים בודדו תאי גזע מהעכברים והצליחו ליצור “מעי בצלחת” – מיני-איבר מעבדה (אורגנואיד) המחקה באופן אידאלי את המעי בחיה השלמה ואפשר גם להשתילו בחיה כאיבר שיתפקד כמעי רגיל.

החוקרים מצאו באורגנואידים אלה כי מחיקתו של ARTS גורמת לעלייה משמעותית במספר תאי הגזע ובגודל המעי. זאת משום שחלק מתאי הגזע שהיו אמורים להתאבד לא עברו תהליך זה.

אוכלוסיית תאי הגזע במעי נוטה להיפגע קשות כאשר האדם מקבל טיפולים נגד סרטן. זו אחת הסיבות להיווצרותן של תופעות לוואי כגון עייפות, בחילות, הקאות ושלשולים. החוקרים גילו כי בהיעדרו של חלבון ARTS, טיפולים אלה כמעט לא פגעו בתאי הגזע. יתר על כן, הם גילו כי בעכברים נטולי ARTS, מחלות מעיים כגון קוליטיס אינן מתבטאות בתסמינים חמורים כמו אצל חולים רגילים.

החוקרים מעריכים כי המחקר יסלול דרכים חדשות לטיפול במחלות מעיים ולמניעתן, כמו גם לצמצום תופעות הלוואי של טיפולים אנטי-סרטניים. זאת באמצעות תרופות ספציפיות שיעכבו את ARTS באופן ממוקד.

פרופ’-משנה ירון פוקס הוא ראש המעבדה לתאי גזע ורפואה רגנרטיבית, חבר סגל בפקולטה לביולוגיה וחבר במרכז לורי לוקי להנדסה ומדעי החיים ובמרכז המשולב לחקר הסרטן בטכניון. צוות המעבדה בראשותו מתמקד בבידוד אוכלוסיות חדשות של תאי גזע, בחקר מנגנון ההתאבדות של תאים מיוחדים אלו ובקידום טכניקות חדשות לרפואה רגנרטיבית ולטיפול במחלת הסרטן.

המחקר הנוכחי נערך בתמיכת קרן משרד המדע (קמין), ICRF RCDAו-GIF.

למאמר המלא ב- Nature Communications לחצו כאן

מיני-מעי הגדל בצלחת (תאים מתחלקים בקריפטות צבועים בירוק)

מיני-מעי הגדל בצלחת (תאים בקריפטות צבועים באדום)

מיני-מעי הגדל בצלחת (תאים מתחלקים בקריפטות צבועים באדום, ובירוק – תאים בנישה התומכים בתאי הגזע)

מיני מעי הגדל בצלחת (תאים מתחלקים בקריפטות צבועים באדום, ובירוק – תאים בנישה התומכים בתאי הגזע)