• יו"ר החברה: פרופ' רן בליצר
  • מזכיר וועד החברה: ד"ר יורם וולף
  • גזבר החברה: ד"ר יעקב דרייהר
  • מתאמת פעילות החברה: מלי קושא
חדשות

מחקר ישראלי שופך אור על האופן שבו לימפוציטים תוקפים תאים סרטניים

החוקרים ציינו כי חשיפת מנגנון החישה הננו-מכנית של לימפוציטים חיונית לפיתוח שיטות טיפול אימונותרפיות עתידיות כנגד מחלת הסרטן

מחקר חדש שבוצע באוניברסיטת בן גוריון בבאר שבע שופך אור על האופן שבו מזהים לימפוציטים תאים חולים ותוקפים אותם. החוקרים ציינו כי חשיפת מנגנון החישה הננו-מכנית של לימפוציטים חיונית לפיתוח שיטות טיפול אימונותרפיות עתידיות כנגד מחלת הסרטן.

את המחקר שפורסם בחודש שעבר ב-Advanced Materials הובילו ד"ר מארק שוורצמן מהמחלקה להנדסת חומרים ופרופ׳ אנג׳ל פורגדור מהמחלקה למיקרוביולוגיה, אימונולוגיה וגנטיקה. החוקרים שחזרו בתנאי מעבדה את המאפיינים המכניים של התאים שמאובחנים על ידי הלימפוציטים. עד כה, לא היו קיימות שיטות המסוגלות לאפיין כוחות כה זעירים במהלך פעילות חיסונית של לימפוציטים.

ד"ר שוורצמן מסר: "מנגנון הזיהוי של תאים חולים על ידי תאי הדם הלבנים מסוג לימפוציטים נמצא בשנים האחרונות במוקד מחקר שרק הולך וגדל, וזאת בעקבות פיתוחן של שיטות אימונותרפיה חדשות - ריפוי בעזרת המערכת החיסונית - נגד סרטן.

"ללימפוציטים יכולת ייחודית להבחין בתאים חולים מתוך שלל התאים שבגוף, וזאת באמצעות קולטנים הנקשרים לאנטיגנים – מולקולות על פני תא חולה. לאחר שזיהה תא חולה, הלימפוציט יכול להרוג אותו על ידי שחרור חומרים רעילים.

"חזית המחקר כיום מתמקדת בפיתוח אימונותרפיות כנגד כל סוגי הסרטן ואף התאמת הטיפולים באורח אישי לכל חולה, שכן שיטות אלו יהיו יעילות יותר ומזיקות פחות מכימותרפיה. עם זאת, לשם יישום, החזון חסרה עדיין הבנה הבסיסית והרחבה של המנגנון שבו הלימפוציטים מזהים את התאים החולים, למשל תאי הסרטן.

"אחת השאלות החשובות שעולות בנושא הזה היא האם לימפוציטים עושים את 'מבחן הזיהוי' שלהם רק באופן כימי באמצעות הקולטנים, או שהם יודעים לזהות סימני היכר נוספים של תאים חולים? ידוע למשל כי תאים סרטניים הם לרוב יותר רכים לעומת התאים הבריאים. השאלה שעלתה: האם יודעים הלימפוציטים לזהות את ההבדל הזה ולחוש באופן מכני תאים על מנת לברור מתוכם תאים חולים?".

עד כה, הדגיש ד"ר שוורצמן, היה מאתגר מאוד לחקור את הנושא משום שהיה קשה לשחזר בתנאי מעבדה את המאפיינים המכניים של התאים הנבחנים על ידי הלימפוציטים, "בין היתר כיוון שפני השטח של תאים אלה הם בעלי תוואי של צורות בקנה מידה ננומטרי. בנוסף, ידוע כי תאים מפעילים כוחות מכניים קטנים ביותר, עד כדי קנה מידה של פיקוניוטון - כלומר אחד חלקי טריליון של ניוטון (עשר בחזקת מינוס 12)".

על מנת לדמות תכונות מכניות של התא הנבחן על ידי לימפוציט, נעשה במחקר שימוש ב"ננו-חוטים" – מבנים זעירים וחד-ממדיים שקוטרם כמה עשרות ננו-מטרים ואורכם יכול להגיע עד כדי פי 1,000 מהקוטר. החוקרים גידלו במעבדה מערך צפוף של ננו-חוטים אנכיים והביאו אותם במגע עם  לימפוציטים מסוג ״תאי הרג עצמי״. בגוף האדם, הלימפוציטים הללו אחראים על המערכת החיסונית המולדת.

ד"ר שוורצמן: "באמצעות שיטות הדמיה מתקדמות כמו מיקרוסקופיה אלקטרונית ומיקרוסקופיה פלורסנטית, גילינו כי התאים תופסים בננו-חוטים סמוכים ומפעילים עליהם כוחות, תוך כדי זה שהם מכופפים את החוטים כלפי מרכז התא. ממצא זה מרמז על כך שהתאים הללו אכן מבצעים 'בדיקה מכנית' של סביבתם באמצעות הפעלת כוחות זעירים".

בהתבסס על מידת כיפוף החוטים, חישבו החוקרים את הכוחות המופעלים על ידי התאים על הננו-חוטים, ומצאו שכוחות אלה הם בקנה מידה של כ-10 פיקוניוטון. זו הפעם הראשונה שבה הובחנו כוחות כה זעירים המופעלים על ידי לימפוציטים.

"מדידה של כוחות כה זעירים התאפשרה לא רק בגלל הקוטר הננומטרי של הננו-חוטים, אלא גם בגלל שאורכם גדול פי 1,000 מהקוטר - מה שהופך את הננו-חוט לקפיץ זעיר ורגיש במיוחד, הנוטה הצידה בקלות אפילו אם מופעל עליו כוח קטן ביותר".

בהמשך בדקו החוקרים האם קיים קשר בין הכוחות המכניים המופעלים על ידי הלימפוציטים לבין הפעילות החיסונית שלהם, והאם ייתכן שכוחות אלה נועדו לייצר חישה מכנית של התאים עימם הלימפוציט יוצר מגע.

על מנת לענות לשאלות אלו הוקנו לננו-חוטים מאפיינים כימיים זהים לאלה של התאים המותקפים על ידי הלימפוציטים. לצורך כך, פותחה שיטה כדי להדביק לננו-חוטים אנטיגנים - המולקולות הנמצאות על פני התאים החולים ומפעילות את הקולטנים של הלימפוציטים.

"להפתעתנו", סיפ ד"ר שוורצמן, "נתגלה שהלימפוציטים שבאו במגע עם החוטים המצופים על ידי האנטיגנים הפרישו כמות גדולה יותר משמעותית מן החומר הרעיל, לעומת הלימפוציטים שבאו במגע עם אותם אנטיגנים על משטח ישר. זו לכן עדות ישירה ראשונה לחישה מכנית שיש לתאי הרג עצמי - כאמור 'שחקני המפתח' במערכת החיסונית שלנו".

לאחר אנליזה מעמיקה של התנהגות התאים, הסיקו החוקרים שלימפוציט "מחליט" האם לתקוף את תא המטרה או לא, על בסיס ניתוח אותות המגיעים אליו בשני ערוצים נפרדים: הערוץ הננו-מכני, שבו מועבר מידע אודות המאפיינים הפיסיים והמכניים של התא הנבחן, והערוץ הכימי, שבו מועבר מידע אודות נוכחות אנטיגנים המפעילים את הקולטנים של הלימפוציט.

בהמשך נמצא כי ניתן לתאר את ניתוח האותות, האנליזה, על ידי לימפוציטים - כאילו הלימפוציטים היו שערים לוגים, כלומר רכיבים במעגלים אלקטרונים המעבדים אותות דיגיטליים הנושאים ערכים בינאריים (0 או 1) ומבצעים פעולות אלגבריות בסיסיות.

"תוצאות המחקר", הדגיש ד"ר שוורצמן, "מגלות את מה שנראה כקצה הקרחון של מנגנון החישה הננו-מכנית של הלימפוציטים, שעד כה היה נסתר. חקר המנגנון הזה ירחיב את הידע הבסיסי אודות המערכת החיסונית – מה שנחוץ לשם פיתוח שיטות אימונותרפיות עתידיות".

צוות המחקר כלל גם את ד"ר גיום לה סו ונתנאל בר חנין מהמחלקה להנדסת חומרים, ד"ר עוזי חדד מהמכון לננוטכנולוגיה ואבישי אדרי מהמחלקה למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה.

נושאים קשורים:  מחלת הסרטן,  לימפוציטים,  תאי סרטן,  אימונותרפיה,  ד"ר מארק שוורצמן,  אוניברסיטת בן גוריון
תגובות