מדענים זיהו בועיות זעירות שמשוגרות מתאים סרטניים כדי "לתור את הארץ" ולהכשיר את הקרקע ליצירת גרורות באיברים נוספים

בדיוק כמו שנים-עשר המרגלים שמשה שלח לארץ כנען, מתברר שגם לתאי סרטן יש מרגלים משלהם, שנשלחים לעבר איברים בריאים כהכנה להשתלטות סרטנית. בסיפור שלנו המרגלים הללו הם בועיות קטנות המכונות "אקסוזומים", שנשלחות מהתא הסרטני ואורזות בתוכן משלוחים מסוכנים.

אקסוזומים (מיוונית: "שיוצא מחוץ לגוף [התא]") הם מבנים מולקולריים קטנים בצורת בועיות, שמופרשים מהתאים לסביבה החיצונית. גודלם, כ-100-30 ננומטרים (מיליארדיות המטר), קטן אפילו מתאי דם אדומים. משערים שהם משמשים לתקשורת בין תאים, להעברת חומרים ולסילוק פסולת מהתא.

מערכת ההובלה המולקולרית הזו יעילה עד כדי כך שאפילו טפילים משתמשים בה כדי לתקשר ביניהם ונגיפים מנצלים אותה כדי להתחמק ממערכת החיסון. אך הם אינם היחידים שמגייסים לצרכיהם את היכולות של האקסוזומים: גם תאים סרטניים מפרישים אותם כדי להכין את השטח להתפשטותם לאיברים נוספים.

הידע שלנו על הביולוגיה והתפקוד של האקסוזומים התרחב עם השנים, אך חוקרים עדיין מתקשים לחקור לעומק את תכונותיהם, בעיקר בגלל גודלם הזעיר והקושי למיין אותם ביעילות. כעת קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קורנל, בשיתוף עם צוותי מחקר נוספים מארצות הברית וכן מפורטוגל, קוריאה, סין וספרד, הצליחו לעשות זאת בעזרת טכנולוגיה מתקדמת בשם AF4 (Asymmetric Flow Field-Flow Fractionation). באמצעותה הם בודדו אקסוזומים שהופרשו מתאים סרטניים ואף מיינו אותם לסוגיהם.

החוקרים בודדו אקסוזומים מתאים רגילים ומתאים של כמה סוגי גידולים: סרטן העור (מלנומה), סרטן הלבלב, סרטן הערמונית, סרטן השד, סרטן הדם (לוקמיה), קרצינומה של המעי וסרטן ריאות, שהגיעו ממקור אנושי או עכברי. הם הצליחו לזהות שתי קבוצות שונות של אקסוזומים שמופרשים מתאים רגילים ומתאי סרטן, וכינו אותם אקסוזום ארוך (Exo-L) ואקסוזום קצר (Exo-S) על פי גודלם. בנוסף גילו קבוצה שלישית של חלקיקים שמופרשים רק מתאים סרטניים, אך אינם שייכים למשפחת האקסוזומים כיוון שהם אינם עשויים ממעטפת התא. הם כינו אותם אקסומרים.

כאשר אקסוזומים נשלחים לעבר תא מסוים, הם מתאחים עם המעטפת החיצונית שלו (הממברנה) ושופכים פנימה את תכולתם. התכולה הזאת כוללת חלבונים ומולקולות DNA ו-RNA, אך צוות המחקר רצה להבין אילו רכיבים בדיוק מעבירים אקסומרים ואקסוזומים שהופרשו מתאי הסרטן.

תכנות מחדש

החוקרים הצליחו לבודד 483 חלבונים באקסומרים, 1,004 חלבונים באקסוזומים הקטנים ו-1,127 חלבונים שונים באקסוזומים הגדולים. בדיקה נוספת גילתה שהחלבונים הללו קשורים לתהליכי מטבוליזם בתא, ובמיוחד לתהליך ייצור האנרגיה בתא על ידי פירוק מולקולות סוכר (גליקוליזה). בנוסף זיהו שם חלבונים שקשורים לתהליכי קרישת הדם ולהתמודדות עם סביבות דלות חמצן.

לאן מועברים כל החלבונים הללו? מיהם תאי המטרה שלהם? כדי לענות על כך סימנו את האקסומרים והאקסוזומים הסרטניים במולקולות פלואורסצנטיות שזוהרות באדום והזריקו אותם לעכברים. למחרת בחנו לאילו איברים הם הגיעו. האיברים שקלטו את רוב החלקיקים המסומנים היו הכבד, הטחול ומח העצם. עקבות קטנים יותר שלהם נמצאו גם בריאות, בלוטות הלימפה והכליות. בנוסף התברר שבכבד הצטברו בעיקר אקסוזומים מהסוג הגדול ואילו בבלוטות הלימפה נכחו בעיקר האקסומרים.

החוקרים משערים שהאקסומרים והאקסוזומים מכינים את הקרקע להשתלטות של תאי הסרטן וליצירת גרורות. חלקיקים שמעבירים חלבונים מטבוליים לכבד יכולים לתכנת מחדש את תפקודו המטבולי כך שיתמוך בהתקדמות הגידול, ואחרים יכולים לקדם גרורות לבלוטות הלימפה ולאיברים אחרים. "העובדה שאקסומרים ואקסוזומים מסוגים שונים מגיעים לאיברי מטרה שונים מעידה על המעורבות השונה שלהם בהתקדמות גידולים" מספר היינג ז'אנג (Zhang), ממחברי המאמר.

נוכחותם של אקסוזומים ואקסומרים בנוזלי גוף, כגון נוזל הלימפה, עשויה לסייע למדענים למצוא סמנים ביולוגיים חדשים לגילוי מוקדם של סרטן. "בהתבסס על ממצאינו, השלב הבא יהיה למדוד אקסוזומים ואקסומרים בדגימות של פלזמת הדם כדי לעזור לרופאים לחזות לאילו איברים הגרורות עלולות להגיע במהלך התקדמות הגידול", אומר דיוויד ליידן, ראש צוות המחקר. "זה יעזור לנו להבין טוב יותר את הביולוגיה של הסרטן, לקבל החלטות טיפוליות טובות יותר ולפתח טיפולים חדשים".

 

2 תגובות

  • נועם

    כיצד תאים סרטניים פיתחו תכונה כזו?

    כיצד תאים סרטניים פיתחו תכונה כזו? הרי תאים סרטניים אינם מועברים מאדם לאדם ואין להם מיליוני דורות של אבולוציה על מנת לפתח תכונות יעילות. האם זו וריאציה פשוטה של יכולת שקיימת בתאים בריאים?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןיעל גרופר

    תשובה

    שאלה מצוינת נועם!
    תא סרטני נוצר כאשר תא גוף רגיל עובר מספר מוטציות שהופכות אותו לסרטני, כלומר תא שיכול להתחלק ללא כל שליטה וליצור גידולים. זאת אחת הסיבות שבגללן כל כך קשה למצוא תרופה אחת יעילה שתחסל את כל סוגי הסרטן- מדובר בסוף בתאי גוף עצמיים ולא בגורם זר שפלש לגוף. בהחלט סביר להניח שחלק מהתכונות של תא סרטני משותפות לו עם תאים רגילים אחרים (כמו למשל היכולת להפריש אקסוזומים), אבל בגלל שקצב הצטברות המוטציות בתאים סרטניים הוא גבוה יותר מתא רגיל הם יכולים לרכוש תכונות ״חדשות״ שלא קיימות בתאים רגילים- למשל במקרה שלנו , הפרשה של אקסומרים ששונים במהותם מאקסוזומים.
    ציינת בשאלתך את עניין האבולוציה, תהליכים אבולוציוניים לא חייבים להתרחש רק על פני מאות מליוני שנים. הרי אבולוציה היא תהליך השינוי הגנטי באוכלוסייה של אורגניזמים (או תאים במקרה שלנו) לאורך זמן. במקרה שלנו מדובר בתאים סרטניים, שחווים כמעט עם כל חלוקה שלהם שינויים גנטיים (בגלל קצב מוטציות גבוה) - לכן בהחלט ניתן לומר שתאים סרטניים עוברים אבולוציה , ניתן ממש לראות זאת בהבדלים בין התא הסרטני הראשון שביסס את הגידול לבין תאי הגרורות למשל או שאר תאי הגידול, השוני ביניהם לרוב הוא גדול מאוד.
    אם נחזור לשאלה שלך, תאים סרטניים בהחלט יכולים לעבור שינויים (אבולוציה) שיעזרו להם לרכוש תכונות חדשות שלא היו לקודמיהם.