המסע של תאי הגזע
העובריים

התהליך שבו עובָּר של יונק הופך מאוסף של תאים זהים ליצור שלם ומורכב משול לתזמורת גדולה שהרבה כלים חייבים לנגן בה בתיאום מלא. בלי תקשורת שוטפת בין רקמות שכנות ובין תא לתא לא יוכלו להיווצר איברים נפרדים ומתפקדים – למשל אוזניים.

במטרה לפענח איך פועל התיאום הזה חקרו מדענים מהמעבדה של דוד שפרינצק באוניברסיטת תל אביב את התפתחות השבלול (ובתוכו איבר קורטי) באיבר השמיעה של יונקים. תעלת השבלול היא מבנה הנדסי משוכלל המורכב מכמה שכבות של תאים ממספר סוגים ובהרכב משתנה. במאמר שהתפרסם לאחרונה מדווחים החוקרים כי תאי גזע מסוימים מסוגלים לנדוד במהלך התפתחות האיבר לשכבה המתאימה. במהלך הנדידה, התאים מקבלים מידע חשוב מהתאים הסמוכים באמצעות מגע ישיר ואותות כימיים, שמסייעים לתיאום הדרוש לבנייה תקינה של הרקמות והשכבות המרכיבות את האיבר.

מגיבים לתנודות שגלי הקול יוצרים בנוזל שבתוך השבלול. תאי השערה באיבר קורטי בתוך האוזן הפנימית |  Prof. P. Motta / Dept. Of Anatomy / University "La Sapienza", Rome / Science Photo Library

ארגון מתוחכם

איבר קורטי הוא מבנה שנמצא בשבלול האוזן הפנימית, ותפקידו הוא להמיר גלי קול לאותות חשמליים שהמוח מפרש כקול. בתוך האיבר יש תאים שנקראים תאי שערה, בגלל צורתם, המגיבים לתנודות שגלי הקול יוצרים בנוזל שבתוך השבלול ושולחים על פיהם אותות למוח דרך עצב השמיעה. באיבר קורטי בוגר יש ארבע שכבות של תאי שערה חישתיים המוקפים בתאי תמך. תאי השערה מתחלקים לשני סוגים: בשלוש מהן יש תאי שערה חיצוניים, ובשכבה האחרונה תאי שערה פנימיים. הארגון המדויק הזה ממלא תפקיד מכריע ברגישות השמיעה ובבררנות התדרים של יונקים.

במהלך התפתחות העובר, התאים שלו מתחלקים ומתרבים. כדי ליצור רקמות ואיברים, רובם מתקבעים בסופו של דבר על מבנה ותפקוד קבועים, למשל תא עור, תא עצב או תא בשריר הלב. תהליך ההתמקצעות הזה נקרא "התמיינות". לתאים שלא התמיינו קוראים תאי גזע, וייחודם הוא בכך שיש להם פוטנציאל להפוך למגוון רב של תאים בעלי התמחות ספציפית. לשם כך עליהם לנדוד למקום הייעודי בגוף שבו הם נחוצים: גפיים, מוח, עצמות וכן הלאה.

תהליך התנועה הזה, והתבגרות תאי הגזע העובריים, עדיין לא מובן במלואו. במחקר הנוכחי, שנעשה על הדמיה חיה של תרבית תאים עובריים של עכברים, זיהו החוקרים תנועה של תאי גזע עובריים ליצירת איבר קורטי. תאי הגזע המתאימים לתפקיד בתעלת האוזן מתחילים לזוז ולהתבגר, עד שנוצרת שכבה אחידה של תאי שערה במקום המיועד להם. עוד נמצא שתאי גזע אחרים, שאינם מתאימים לתפקיד, עוברים תהליך של השמדה עצמית, שבמסגרתו הם מתפרקים ומפנים את מקומם למען המשך הסידור של האיבר החדש. הממצאים חושפים מנגנון מדויק המבוסס על תיאום בין אותות ביוכימיים לכוחות מכניים, שעשוי להיות רלוונטי לתהליכי התפתחות רבים.

כדי להצליח לראות את המבנה של שכבות התאים, השתמשו החוקרים בשני סמנים זרחניים, שאפשרו להם לצפות בתנועת התאים ברקמה המתפתחת. אחד מהם סימן את גבולות התאים, והשני צבע את תאי הגזע שצפויים להגיע לשכבה המסודרת שממנה ייווצר איבר קורטי. החוקרים מצאו כי בתחילת התפתחות האיבר התאים שירכיבו אותו מפוזרים בצורה לא מאורגנת שמזכירה קצת תערובת של גרגירי מלח ופלפל. בהדרגה, התאים עם הסמן הזרחני השני נעים אל הרקמה ומתארגנים בה בשכבת תאים אחידה. תאי גזע שקלטו רק מעט מהסמן הזה, דבר שמעיד כי הם אינם מסוגלים להתמיין לתאים הנחוצים באיבר החדש, עברו השמדה עצמית והתפרקו.

המחקר מצטרף לשורה של מחקרים העוסקים בהתבגרותם של תאי גזע עובריים והפיכתם לרקמות מתפקדות. מעבר לעצם החשיבות התיאורטית של הבנת המנגנון הביולוגי, מחקרים כאלה יכולים לסייע בפיתוח טכנולוגיות של הנדסת רקמות והדפסת איברים. ככל שנכיר יותר מנגנוני התפתחות עובריים ונבין את תהליכי התקשורת הביוכימית והמכנית של תאי הגזע בזמן התמיינותם לאיברים מורכבים, כך יתקדמו גם יכולותינו הרפואיות.