• יו"ר החברה: פרופ' רן בליצר
  • גזבר: ד"ר דוד דביר
  • מזכיר: פרופ' יעקב דרייהר
  • מתאמת: מלי קושא
חדשות

חוקרים ישראלים חשפו את מנגנון התפתחות השמיעה בעוברים

ממצאי המחקר הרב תחומי והבינלאומי, בהובלת חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, עשויים לתרום לפיתוח טיפולים לחירשות שיתבססו על התחדשות תאי השערה באוזן

פרופ' דוד שפרינצק. "ממצא מהפכני שמשנה תפישות יסוד בעולם הביולוגיה ההתפתחותית". צילום: אוניברסיטת תל אביב

מחקר חדש בהובלת פרופ' דוד שפרינצק, מומחה לביולוגיה התפתחותית מבית הספר לנוירוביולוגיה, ביוכימיה וביופיזיקה בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב, חשף לראשונה מנגנון פיזיקלי המעורב בהתפתחות האוזן הפנימית בעוברי יונקים. התגלית, סבורים החוקרים, עשויה לתרום לפיתוח טיפולים לחירשות שיתבססו על התחדשות תאי השערה באוזן. דו"ח המחקר פורסם בחודש שעבר ב-Nature Communications.

פרופ' שפרינצק מסר: "זו הפעם הראשונה שהתגלה תהליך התפתחות ביולוגי המונע על ידי כוחות מכניים ודומה מאוד לתהליך פיזיקלי ידוע - התארגנות תאי השערה שבאוזן הפנימית דומה להתארגנות של אטומים היוצרים גביש. אנחנו סבורים שזה ממצא מהפכני שמשנה תפישות יסוד בעולם הביולוגיה ההתפתחותית".

במחקר הרב תחומי השתתפו עוד רועי כהן וליאת אמיר-זילברשטיין ממעבדתו של פרופ' שפרינצק, פרופ' קרן אברהם מבית הספר לרפואה וכן חוקרים נוספים מהפקולטה למדעים מדויקים ומבית למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. כמו כן השתתפו חוקרים משווייץ ומיפן.

פרופ' שפרינצק הסביר: "אוזן של יונק מורכבת משלושה חלקים - האוזן החיצונית, התיכונה והפנימית. בתוך האוזן הפנימית נמצא השבלול - המבנה הספיראלי שלאורכו משובצים תאי שערה - תאים שעליהם שערות זעירות המשמשות כחיישנים לגלי הקול המגיעים לאוזן.

"בתגובה לגלי הקול, השערות מתנודדות ומעבירות אותות חשמליים למוח. כך אנו שומעים. תאי השערה מסודרים לאורך השבלול בצורה ייחודית: ארבע שורות מסודרות של תאי שערה ותאים תומכים לסירוגין. הסדר הקפדני הזה חשוב כיוון שאזורים שונים לאורך השבלול אחראים לזיהוי צלילים שונים.

"מערך כה מאורגן הוא יוצא דופן בגוף. למעשה, זוהי הרקמה המסודרת ביותר בגופו של יונק. אנחנו חיפשנו את המנגנון שגורם לתאי השערה להסתדר בצורה הזו במהלך ההתפתחות העוברית. לשם כך ערכנו מחקר רב תחומי ששילב שני פיתוחים חדשניים: טכנולוגיית דימות חדשה וסימולציה באמצעות מודל מתמטי-פיזיקלי".

כדי לעקוב אחרי התפתחות מערך תאי השערה בעובר בדק צוות החוקרים עוברי עכברים בשלבים שונים של ההריון. בעוברים הצעירים ביותר נמצאה שכבת תאים לא מסודרת ובלתי ממוינת – תאים ראשוניים שתפקידם עדיין לא הוגדר. בהדרגה, החלו התאים הללו להתמיין לתאי שערה ולתאים תומכים ובהמשך התארגנו עד שנוצר המבנה הסופי והמסודר של תאי השערה בשבלול.

פרופ' שפרינצק: "עד היום, רוב המחקרים שעסקו בהתפתחות תאי השערה התמקדו בתהליכי ההתמיינות של התאים, הנשלטים על ידי תקשורת בין-תאית. אנחנו סברנו שלא די בכך. ביקשנו לבחון את השלב שלאחר ההתמיינות: איך התאים מתארגנים במרחב ויוצרים מבנה מסודר".

לצורך זה פותחה טכנולוגיית דימות חדשה המסתמכת על תצפית במיקרוסקופ ייחודי. היא מאפשרת מעקב רציף בתלת מימד, 24 שעות ביממה, אחרי התפתחות הרקמה. התהליך נמשך ימים ספורים בעוברי העכברים, כאשר שיטת הדימות הייחודית אפשרה מעקב אחרי התפתחות האוזן הפנימית ויצירת סרטונים של התהליך.

פרופ' שפרינצק: "זו הפעם הראשונה שהתהליך נצפה ברציפות וברזולוציה גבוהה. צפינו ברקמה שכבר התמיינה לתאי שערה ולתאים תומכים אך עדיין נותרה 'מבולגנת'. כלומר, עדיין לא התארגנה למערך מסודר. באמצעות השיטה שלנו ראינו שברקמה מתרחש תהליך פיזיקלי בשם 'תהליך גזירה': תאים שכנים - אותם 'תאי הנסן' - נעים לכיוון אחד, ומפעילים על תאי השערה כוחות גזירה. אלה הם כוחות מכניים הפועלים במקביל לשכבת התאים. תהליך זה דוחס את הרקמה וגורם לשחלופים דינמיים בין תאי השערה לבין התאים התומכים, מה שמוביל להתארגנות התאים במערך המסודר".

בשלב הבא של העבודה הסתמכו החוקרים על ממצאיהם כדי ליצור סימולציה ממוחשבת - מודל מתמטי-פיזיקלי של התהליך. המודל העלה כי על תאי השערה בשלב ההתארגנות פועלים שני כוחות מכניים עיקריים: כוחות הגזירה, הגורמים לדחיסה ולתזוזה של תאי השערה בתוך הרקמה, וכוחות דחייה בין תאי השערה, המונעים מהם להתקרב יותר מדי זה לזה.

פרופ' שפרינצק: "הופתענו לגלות שתהליך ההתארגנות של תאי השערה בשבלול דומה מאוד לתהליך פיזיקלי מוכר - התארגנות האטומים במהלך יצירת גביש. כמו שהאטומים יוצרים גביש מסודר כאשר מופעלים עליהם כוחות חיצוניים, כך גם תאי השערה והתאים התומכים מתארגנים לתבנית מסודרת בתגובה לכוחות המכניים המופעלים עליהם.

"אנחנו רואים בכך תפישה חדשה לחלוטין בתחום הביולוגיה ההתפתחותית. התובנות העולות מהמחקר מאירות כיוון חדש עבור מחקרים עתידיים, גם בנוגע לתהליכי ההתפתחות של איברים אחרים".

פרופ' רונן פרץ, מנהל היחידה לאוטולוגיה והמרכז לשתל השבלול במרכז הרפואי שערי צדק בירושלים, המסונף לפקולטה לרפואה של האוניברסיטה העברית, שלא היה מעורב במחקר, ציין שלממצאי המחקר עשויים להיות גם משמעויות רפואיות ואמר: "תאי השערה נוצרים בעובר ואינם מתחדשים במהלך החיים. במקרים רבים, תופעות של ירידה בשמיעה ואף חירשות נובעות ממוות של תאי השערה באוזן הפנימית.

"בשנים האחרונות נעשים מאמצים רבים לפתח טיפולים בעזרת תרפיה גנטית שיעודדו התחדשות של תאי שערה במטרה לשפר את יכולת השמיעה של חירשים. המחקר הזה עשוי לתרום תרומה חשובה להבנת התהליך ולקראת יצירת התחדשות זו".

נושאים קשורים:  פרופ' דוד שפרינצק,  אוזן פנימית,  שתל שבלול,  שמיעה,  חירשות,  פרופ' רונן פרץ,  מחקר,  אוניברסיטת תל אביב,  חדשות
תגובות