גילוי בטכניון: סדרת גנים ייחודית והשפעתה על תאים

מחקר שנערך בטכניון והתפרסם לאחרונה בכתב העת Nature העלה תובנות חדשות על האבולוציה של מערכת החיסון. ממצאיו מצביעים על מודולריות וגמישות כתכונות מהותיות במערכות מורכבות דוגמת מערכת החיסון.

חוקרי הטכניון מצביעים על כך שסדרה של גנים משפיעים על תאים שהם אינם מבוטאים בהם. כלומר, אלה הם גנים המבוטאים בסוגי תאים מסוימים אך משפיעים על סוגי תאים אחרים. החוקרים מראים כי סדרת הגנים הייחודית שגילו מאופיינת בשכיחות מוטציות גבוהה יותר, שכיחות שמייצרת "מרחב התפתחותי" לשונות בין-תאית גבוהה החיונית להתאמת האורגניזם לסביבה, וזאת בלי לחולל נזק משמעותי.

המחקר כלל סריקת הגנום של 60 בעלי חוליות שונים שחיו בטווח זמן של 600 מיליון שנה. החוקרים מצביעים על כך שהאינטראקציה בין מערכת החיסון לסביבה המשתנה ללא הרף מצריכה אבולוציה מתמדת, כלומר, הסתגלות לשינויים בסביבה באמצעות שינויים גנטיים אקראיים (מוטציות) וברירה טבעית.

מערכת החיסון מאופיינת בשונות גבוהה בין פרטים, ולכן נהוג לחקור אותה בחיות מעבדה הנמצאות בסביבה נקייה ונטולת נגיפים וחיידקים, תנאי גידול שמובילים במתכוון לכך שהפרופיל הגנטי של העכברים השונים אחיד. חוקרי הטכניון השתמשו במודל ייחודי של עכברים ששונותם הגנטית גבוהה, כך שהיא מדמה את השונות הקיימת בין בני אדם. באמצעות מודל זה מדדו החוקרים את השונות החיסונית בין העכברים ואיתרו את הגנים השולטים בשכיחותו של כל סוג תא.

לדברי פרופ' שי שן-אור מהפקולטה לרפואה בטכניון, "אחת ההשלכות החשובות של הממצאים שלנו היא שיכולתה של מערכת החיסון להשתנות ולפתח יכולות חדשות תלויה באינטראקציה בין סוגי תאים שונים יותר מאשר באינטראקציה בין תאים מאותו סוג. גילויים אלה מספקים לנו הבנה לאופן התפתחותן של מערכות מודולריות מורכבות. מודולריות כזאת אמנם נצפתה בעבר בהקשר של גנים וחלבונים המפתחים יכולות חדשות, אולם היא מעולם לא נחקרה במערכות רשתיות מורכבות דוגמת האינטראקציה הבין-תאית במערכת החיסון".

להערכת החוקרים, מחקרי המשך הקשורים לכושר ההתפתחות של מערכת החיסון לא רק ישפכו אור על המנגנונים שמאחורי תגובות חיסוניות אלא גם יסייעו בפיתוח פתרונות ביומימטיים, של הנדסה בהשראת הטבע, למשל מערכות מלאכותיות מורכבות (system-of-systems) שגם הן, בדומה למערכת החיסון, מושתתות  על השפעות גומלין בין יחידות פונקציונליות.

את המחקר הובילו חוקרי הפקולטה לרפואה פרופ' שן-אור, ד"ר טניה דובוביק והפוסט-דוקטורנט ד"ר מרטין לוקצ'ישין, בשיתוף הקריה הרפואית רמב"ם ואוניברסיטת קרנגי מלון.