החזרת השעון הסלולרי לאחור: פרידה מתאי הגזע העובריים?

2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33

שיניה יאמאנאקה גילתה כיצד להחזיר תאים בוגרים למצב עוברי. תאי גזע פלוריפוטניים המושרים הללו עשויים להחליף בקרוב את בני דודיהם העובריים בהבטחה טיפולית.

כאשר היסטוריונים מתעדים את מלחמות תאי הגזע, שיניה יאמאנאקה תיפול ככל הנראה כמשכינת שלום. המדען היפני סייע בהעלאת השדה לסיום מפתיע סביב הדיון המוסרי סביב תאי גזע עובריים, שיצירתם מחייבת השמדת עוברים. בשנה שעברה הוביל יאמאנאקה אחד משני הצוותים שהראו כי ניתן לתכנת גנטית תאי עור אנושיים תקינים לשווה ערך לתאי גזע. נראה שתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים כביכול (תאי iPS) זהים במהותם לתאי גזע עובריים ובעלי יכולת להפוך לכל תא.

יאמאנאקה בן ה -46 הוא דמות נקייה, כמעט צבאית. משרדו הקטן באגף מזדקן של המכון למדעי הרפואה של אוניברסיטת קיוטו מסודר ללא רבב, ואין שום דבר שיסמן את הישגו בייצור תאי iPS. פרס נובל עשוי יום אחד לקשט את שטח המדף שלו. בעוד ימנאנקה מציץ סביבו, הוא מעיר, "כ -10 מטרים מתחתינו נמצא חדר שמעולם לא נכנסתי אליו. אסור לי להיכנס כי אין לי אישור מהממשלה. הוא מכיל את תאי הגזע היחידים שמקורם בעוברים אנושיים בארץ. ".

אף על פי שהיא מותרת ברוחה, יפן מטילה בפועל כללים מחמירים על הייצור ובניגוד לארצות הברית השימוש בתאי גזע שמקורם בעוברים אנושיים. חוקרים יכולים לבלות עד שנה בהגשת ניירת לפני שהם מקבלים גישה אליהם.

זו הייתה התרבות המדעית המחויבת לשלטון של יפן ולעתים קרובות מחניקה שהפכה את יאמאנאקה לחלוץ מקרי. במקור כירורג אורטופדי באוסקה, הוא החליט באמצע שנות ה -90 לבצע עבודות פוסט-דוקטורט על תכנות גנטי מחדש של גנים הקשורים לסרטן בעכברים במכון גלדסטון למחלות לב וכלי דם בסן פרנסיסקו. שם הוא מצא גישה מוכנה לקווים קיימים של תאי גזע עובריים, כמו גם לסביבה עם מימון מוצק והחלפות בין חוקרים מובילים ברחבי העולם. בבית, לעומת זאת, הוא נכנס לפאנק. "כשחזרתי ליפן איבדתי את כל הגירויים האלה", נזכר יאמאנקה. "היה לי רק מעט מימון וכמה מדענים טובים סביבי, והייתי צריך לטפל בכמעט 1,000 עכברים לבדי.".

נאבק בייאוש, הוא עמד להפסיק ולחזור לניתוח. אך שני דברים גילו אותו להמשיך: הזמנה לעמוד בראש מעבדה קטנה במכון נארה למדע וטכנולוגיה ויצירת הדור הראשון של תאי גזע עובריים אנושיים, שנעשתה על ידי ג'יימס א 'תומסון מאוניברסיטת ויסקונסין – מדיסון. (שהוביל בשנה שעברה את הצוות האחר שייצר תאי iPS אנושיים).

לאחר ההישג של תומסון בבידוד תאי גזע עובריים, חוקרים רבים החלו לנסות לשלוט על התמיינותם של אותם תאים לסוגי תאים ספציפיים העשויים להחליף רקמות חולות או פגועות, ובכך לחולל מהפכה בטיפול הקליני. "זה היה תחרותי מדי עבור המעבדה הקטנה שלנו", מספר יאמאנקה, "אז חשבתי שאני צריך לעשות את ההפך - במקום להכין תאי גזע עובריים למשהו, הייתי מכין תאי גזע עובריים ממשהו אחר." מההצלחה של איאן וילמוט בשיבוט בעלי חיים כמו דולי הכבשה, הוא אומר, "ידענו שאפילו תאים מובחנים לחלוטין יכולים לחזור למעמד עוברי. אבל חשבנו שזה יהיה פרויקט מאוד מאוד ארוך ", פרויקט שעשוי לקחת 20 או 30 שנה.

זה לקח פחות מ -10. יאמאנאקה קיבלה מוטיבציה רבה לפתור שתי בעיות עיקריות סביב תאי גזע עובריים. האחד היה המקור שלהם. הוא מספר על ביקור במעבדת הפוריות של חבר ותצפית על עוברים מוקדמים במיקרוסקופ. מראה החיים השבריריים והמתהווים ריגש אותו, אם כי הוא מדגיש כי הוא לא נגד שימוש בתאים עובריים "כדי להציל חולים". הבעיה האחרת היא האיום של דחייה חיסונית אם תאים שמקורם בעובר מושתלים לאדם. תאים מובחנים שנוצרו מתאי ה- iPS של המטופל לא יהוו סכנה כזו.

בתחילה, אז, יאמאנאקה התחיל לקבוע כיצד תאים עובריים בעכבר שומרים על ריבוי יכולתם, היכולת להתמיין לכל סוג תאי גוף. הוא שיער כי חלבונים מסוימים ניכרים בתאים עובריים בעכבר אך לא בתאים מובחנים. הוא גם חשב שהחדרת הגנים לחלבונים אלה, ספציפי, גורמי תעתיק, השולטים בפעילות גנים אחרים - לכרומוזומי תא עור רגיל, יהפכו אותו לתא עוברי.

לאחר ארבע שנות ניסוי, הוא גילה 24 גורמים שכאשר הוסיפו לתאי פיברובלסטים רגילים של העכברים ועברו הליכי גידול נכונים, הם עלולים ליצור תאים פלוריפוטנטיים זהים כמעט לתאי גזע. יאמאנאקה המשיך לבדוק כל גורם ומצא שאף אחד לא יכול לעשות את העבודה לבד; במקום זאת שילוב של ארבעה גנים מסוימים עשה את הטריק. בשנת 2006 הוא פרסם מאמר בולט בתא שמזהה אותם: Oct3 / 4, Sox2, c-Myc ו- Klf4.

הידיעה על ההישג המדהים גרמה למדענים ברחבי העולם לנסות לשחזר אותו באמצעות תאים אנושיים ולא עכברים. בשנת 2007 דיווחה יאמאנאקה על ניצחון זה עם ארבעת גורמי התעתיק במקביל לקבוצתו של תומסון. "למעשה די פשוט לחזור על מה שעשינו," אמר תומסון לעיתונות בינתיים, החוקרים השוו את פריצת הדרך להפוך עופרת לזהב.

ההישג עורר חוקרים רבים לעבור את מאמציהם מתאי גזע עובריים לגרסאות המושרות. יאמאנאקה ואחרים הפיקו כעת תאי iPS ממגוון סוגי רקמות, כולל כבד, קיבה ומוח, והפכו את תאי iPS לעור, שריר, מעיים וסחוס, כמו גם תאים עצביים שיכולים להפריש את המוליך העצבי דופמין ותאי לב. שיכולים לנצח בסינכרון.

שתי בעיות בטיחות גדולות, לעומת זאת, ישמרו על תאי iPS מחוץ למרפאה לזמן מה. האחת היא שגורם השעתוק c-Myc במקרה הוא גן סרטן חזק, והתאים המיוצרים על ידי צוות יאמאנקה נטו להיות סרטניים. "ייצור תאי iPS דומה מאוד ליצירת סרטן", הוא מסביר. באופן עקרוני, ייתכן שלא יהיה צורך ב- c-Myc: בעכברים, יאמאנאקה וקבוצה בראשות רודולף ייניש במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס מצאו דרך להימנע משימוש ב- c-Myc, בין השאר באמצעות אופטימיזציה של תנאי התרבות. מתוך 100 עכברים שהושתלו בתאי iPS שנוצרו ללא c-Myc במעבדה של Yamanaka, אף אחד מהם לא מת לאחר 100 יום, לעומת שישה מתוך 100 שמתו מגידולים כאשר נעשה שימוש ב- c-Myc. *.

הסיכון הנוסף הוא הווקטור המשמש להעברת הגנים לתאי היעד, כלומר לרטרווירוסים. התהליך מביא לתאי גזע מלאים בנגיפים. יתר על כן, רטרו-וירוסים יכולים לגרום למוטציות בתאים המובילות לסרטן. חוקרים עשויים להתגבר בקרוב גם על המכשול הזה. בספטמבר צוות במכון תאי הגזע של הרווארד הודיע על יצירת תאי iPS של עכברים תוך שימוש כווקטור בווירוס האדנוויר, שהוא בטוח יותר מאשר רטרו-וירוסים. באוקטובר, המעבדה של יאמאנקה דיווחה על הצלחה באמצעות פלסמידים, או פיסות DNA עגולות. חלופות רטרו-וירוס אחרות כוללות חלבונים ומולקולות ליפידים.

אף על פי שהזינוק בעניין הוביל להתפתחויות מהירות ולתחרות רבה בין המעבדות, ימנאקה ואחרים אינם חושבים שתאי iPS יכולים להחליף את עמיתיהם העובריים עדיין. "אנחנו עדיין לא יודעים אם תאי גזע עובריים ותאי iPS שווים באמת", אומר קונרד הוצ'לינגר מהמרכז לרפואה רגנרטיבית של בית החולים הכללי במסצ'וסטס. הוא מוסיף כי "בשלב זה, תאי iPS מהווים מקור נוסף וחזק לתאים רבים. הזמן יגיד אם תאי iPS יחליפו בשלב מסוים תאי גזע עובריים. זה יהיה מוקדם לקבל החלטה כזו עכשיו. ".

אך למרות שעבודת תאי iPS נותרה רחוקה מלהיות מוכנה לקליניקה, יאמאנאקה חוצפן את הפוטנציאל העצום שלה לתנאים כמו סוכרת, פגיעה בחוט השדרה, פרקינסון ואפילו, הוא מצחקק, התקרחות. "ממצא עצום ומדהים זה מספק מסגרת ברורה לרפואה מתחדשת ולטיפול בתאים", אומר שיניצ'י נישיקאווה, מנהל המעבדה לביולוגיה של תאי גזע במרכז RIKEN ביפן להתפתחות התפתחותית ביפן.

במהלך חמש השנים הבאות, קבוצת יאמאנקה המונה כ -20 חוקרים תתמקד כיצד תאי iPS יכולים לסייע בחיזוי תופעות הלוואי של התרופה ולהבהרת בעיות במנגנוני טוקסיקולוגיה ומחלות. למרות כל ההתרגשות, האפשרויות והיריבות המבעבעים בעקבות ממצאיו, הרופא החד פעמי ממתן את ציפיותיו בזהירות נחרצת. "אנחנו עדיין צריכים הרבה מחקר בסיסי מבחינת הבטיחות של תאי iPS", חוזר ומדגיש יאמאנקה. "זו תחרות לא בינלאומית כמו המשחקים האולימפיים. זה צריך להיות שיתוף פעולה בינלאומי. זו תחילתו של תהליך ארוך. ".

* Erratum (10/8/12): מספר העכברים ששימשו היה שגוי כפי שפורסם. המשפט צריך היה לקרוא: "מתוך 26 עכברים שהושתלו בתאי iPS שנוצרו ללא c-Myc במעבדה של יאמאנאקה, אף אחד מהם לא מת לאחר 100 יום, לעומת שישה מתוך 37 שמתו מגידולים בעת השימוש ב- c-Myc.".