מהר יותר, מהונדס יותר, בריא יותר

המתחרים נמצאים על קו הזינוק. המאמנים, שעמלו על הכנתם למירוץ במשך זמן רב, מתוחים ונרגשים. הכול מפנים את מבטיהם אל המסך... שאינו אלא צג מחשב המחובר למיקרוסקופ. המתחרים הם תאים, המנווטים במבוך זעיר לעבר ריכוז מולקולות המושכות אותם מהעבר האחר. ה"מאמנים" הם מדענים מ-14 מעבדות בארצות הברית ובאירופה, שהגישו לתחרות תאים לאחר ששינו ושיפרו גורמים שונים בכושר התנועה שלהם. מטרת המירוץ היא לעודד את המחקר בתחום הכימוטקסיס (chemotaxis) – תנועה של תאים לעבר מקור משיכה, החשובה מאוד לפעילות מערכת החיסון. וגם, כמובן, ליהנות מהמשחק.

כשאנו נפצעים, חיידקים, נגיפים וגורמי מחלה אחרים עלולים לנצל את ההזדמנות ולחדור דרך הפצע אל זרם הדם. כדי למנוע זיהום, תאי דם לבנים ממהרים להגיע למקום ולטפל בפולשים. כאן משחקת תפקיד חשוב יכולת הכמוטקסיס שלהם, היכולת לזהות את המולקולות המשתחררות מהרקמות הפגועות ולנוע במהירות לעבר מקורן. פגיעה ביכולת הזאת תגרום לרגישות מוגברת לזיהומים.

כמוטקסיס אינה יכולת ייחודית לתאי מערכת החיסון. היא קיימת גם בחיידקים וביצורים חד-תאיים אחרים הנעים, למשל, לעבר חומרי מזון בסביבתם. מדענים החוקרים כמוטקסיס משתמשים בשני מודלים עיקריים: תרבית של תאי דם לבנים ותאים של רירית – יצור חד-תאי מהסוג דיקטיוסטליום (Dictyostelium).

שני המודלים דומים למדי מבחינת הצורה שבה הם נעים במרחב. התאים מפתחים שלוחות הנמתחות החוצה לכיוון התנועה ונצמדות אל המשטח שעליו התא נע. הן מושכות את שאר חלקי התא אליהן, והתהליך חוזר על עצמו. זו אינה השיטה היחידה לתנועה, כמובן. התאים המפורסמים ביותר ביכולת התנועה שלהם הם כנראה תאי הזרע, שעושים זאת בצורה שונה לחלוטין – באמצעות שוטון, מעין זנב ארוך הדוחף אותם קדימה.

חוקרים מארצות הברית, מבריטניה ומגרמניה, בראשותה של מוניקה סקוג' (Skoge) מאוניברסיטת פרינסטון, הכריזו על מירוץ הדיקטי העולמי (על שם הדיקטיוסטליום), שבו יתחרו תאי רירית ותאי דם לבנים מתרבית במבוך. כדי לנצח, על התאים להיות מהירים במיוחד או טובים במיוחד בזיהוי המולקולות שאליהן הם אמורים להגיע באמצעות ניווט במבוך, או הכי טוב – גם וגם.

חוקרים מרחבי העולם נקראו להגיש תאים לתחרות, וניתנה להם יד חופשית לעשות בתאים אלו ככל העולה על רוחם כדי להעניק להם יתרון על מתחריהם. "טריקים מולקולריים 'מלוכלכים', מניפולציות גנטיות או 'סימום' אינם רק מותרים," הודיעו המארגנים, "אנחנו מעודדים זאת!". בסופו של דבר הוגשו למירוץ 11 סוגים שונים של תאי רירית ושלושה סוגים של תאי דם לבנים, כל אחד מהם מהונדס ומשופר באופן שונה. בכמה מהם היו מוטציות שגרמו לתנועה נמרצת יותר, או לפגיעה בהיצמדות למשטח וכך לתזוזה מהירה, בעוד שאחרים התמקדו ביכולת הכמוטקסיס, המאפשרת ניווט יעיל במבוך.

מהירות לא מספיקה
המירוץ נערך ב-2014, והתוצאות, עם פירוט התאים שהוגשו לתחרות, התפרסמו כעת בכתב העת PLoS One. המנצחים היו תאי רירית ממעבדה בהולנד. הם לא היו המהירים ביותר – רחוק מזה – אבל הם היו טובים במיוחד במציאת הדרך הקצרה ביותר במבוך. החוקרים ההולנדים הנדסו אותם כך שהחלבונים האחראים על זיהוי המולקולות המושכות יפעלו יותר מאשר בתאים רגילים. לפיכך הגיבו התאים גם על ריכוז נמוך מאוד של מולקולות מטרה, ולכן הצליחו למצוא את דרכם במבוך בצורה היעילה ביותר. למקום השני הגיעו תאי דם לבנים מבריטניה, שהיו מדויקים פחות, אך מהירים פי שניים מתאי הרירית שניצחו במירוץ.

התוצאות מעלות שאלות רבות שנוגעות לתנועת התאים ולכמוטקסיס. למשל, האם המהירות ויכולת הזיהוי של המולקולות באות זו על חשבון זו? איזו מהתכונות חשובה יותר לתפקוד יעיל של מערכת החיסון? מארגני המירוץ מתכננים תחרויות נוספות בעתיד, ומקווים שהתאים המהונדסים לצורך התחרות יוכלו לעזור לחוקרים לענות על השאלות האלה. בסופו של דבר, התקווה היא שתובנות מהמשחק יסייעו לפתח טיפולים במחלות הנגרמות מליקויים בכמוטקסיס של תאי הדם הלבנים.