מחקר חדש שנערך באוניברסיטת בן גוריון שופך אור על האופן שבו מזהים לימפוציטים תאים חולים ותוקפים אותם

Posted by מגזין - באר שבע סיטי on Monday, December 10, 2018 Under: מהמחקר




חשיפת מנגנון החישה​ הננו-מכנית של לימפוציטים חיוני לפיתוח שיטות טיפול אימונו - תרפיות עתידיות נגד סרטן







מחקר חדש שנערך באוניברסיטת בן גוריון בנגב, בהובלת ד"ר מארק שוורצמן מהמחלקה להנדסת חומרים ופרופ׳ אנג׳ל פורגדור מהמחלקה למיקרוביולוגיה, אימונולוגיה וגנטיקה על שם שרגא סגל, שופך אור על האופן שבו מזהים לימפוציטים תאים חולים. במחקר, הצליחו החוקרים לשחזר בתנאי מעבדה את המאפיינים המכניים של התאים הנבחנים על ידי הלימפוציטים. עד כה, לא היו קיימות שיטות המסוגלות לאפיין כוחות כה זעירים במהלך פעילות חיסונית של לימפוציטים


מנגנון הזיהוי של תאים חולים על ידי תאי הדם הלבנים מסוג לימפוציטים נמצא בשנים האחרונות במוקד של מחקר הולך וגדל, וזאת בעקבות פיתוח שיטות אימונו-תרפיה חדשות (ריפוי בעזרת מערכת החיסון) נגד סרטן. ללימפוציטים יכולת ייחודית להבחין בתאים חולים מתוך שלל התאים בגוף,  וזאת באמצעות קולטנים הנקשרים לאנטיגנים – מולקולות על פני תא חולה. לאחר שזיהה תא חולה, הלימפוציט יכול להרוג אותו, למשל, על ידי שחרור חומרים רעילים.  חזית המחקר כיום מתמקדת בפיתוח אימונו-תרפיות נגד כל סוגי הסרטן ואף התאמתן אישית לכל חולה, שכן שיטות אלו יהיו יעילות יותר ומזיקות פחות מכימותרפיה. עם זאת, לשם יישום החזון חסרה עדיין הבנה בסיסית ורחבה של המנגנון בו לימפוציטים מזהים את התאים החולים, כגון תאי הסרטן

אחת השאלות החשובות היא האם לימפוציטים עושים את מבחן הזיהוי שלהם רק באופן כימי באמצעות הקולטנים או שהם יודעים לזהות סימני היכר נוספים של תאים חולים?, מסביר ד"ר שוורצמן 

למשל, ידוע כי תאים סרטניים, לרוב, יותר רכים לעומת תאים בריאים. האם יודעים לימפוציטים לזהות את ההבדל הזה, ולחוש באופן מכני תאים על מנת לברור מתוכם תאים חולים

לדברי ד"ר שוורצמן, עד כה היה מאתגר מאוד לחקור את הנושא משום שהיה קשה לשחזר בתנאי מעבדה את המאפיינים המכניים של התאים הנבחנים על ידי הלימפוציטים, בין היתר כי פני השטח של תאים אלו הם בעלי תוואי של צורות בקנה מידה ננומטרי. בנוסף, ידוע כי תאים מפעילים כוחות מכניים קטנים ביותר, עד כדי קנה מידה של פיקוניוטון, שהוא טריליונית (אחד חלקי טריליון) של ניוטון


על מנת לדמות תכונות מכניות של התא הנבחן על ידי לימפוציט, עשו החוקרים שימוש בננו-חוטים – מבנים זעירים חד-ממדיים שקוטרם הוא כמה עשרות ננומטרים, ואורכם יכול להגיע עד פי 1000 מהקוטר. החוקרים גידלו מערך צפוף של ננו-חוטים אנכיים והביאו אותם במגע עם  לימפוציטים מסוג ״תאי הרג עצמי״. בגוף האדם, הלימפוציטים הללו אחראים על המערכת החיסונית המולדת

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, אומר ד"ר שוורצמן, ממצא זה מרמז על כך שהתאים האלו 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 אלו הם בקנה מידה של כ- 10 פיקוניוטון. זוהי פעם ראשונה בה 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 1000 מהקוטר, מה שהופך את הננו-חוט לקפיץ זעיר ורגיש במיוחד, שנוטה הצידה בקלות אפילו אם מופעל עליו כוח קטן ביותר

בהמשך ביקשו החוקרים לבדוק האם קיים קשר בין הכוחות המכניים המופעלים על ידי הלימפוציטים לפעילות החיסונית שלהם, והאם יתכן כי כוחות אלו נועדו לייצר חישה מכנית של התאים עימם הלימפוציט יוצר מגע. על מנת לענות לשאלות אלו, החליטו החוקרים להקנות לננו-חוטים מאפיינים כימיים  זהים לאלו של התאים המותקפים על ידי הלימפוציטים. לצורך כך, פיתחו החוקרים שיטה להדביק לננו-חוטים אנטיגנים - מולקולות הנמצאות על פני התאים החולים ומפעילות את הקולטנים של הלימפוציטים. להפתעתם, גילו החוקרים 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. זוהי עדות ישירה ראשונה לחישה מכנית של תאי הרג עצמי, שהם כאמור שחקני מפתח 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: ערוץ ננו מכני, בו מועבר מידע אודות המאפיינים הפיסיים והמכניים  של התא הנבחן, וערוץ כימי, בו מועבר מידע אודות נוכחות אנטיגנים שמפעילים את הקולטנים של הלימפוציט. החוקרים אף מצאו כי ניתן לתאר את ניתוח האותות על ידי לימפוציטים כאילו הלימפוציטים היו שערים לוגים - מרכיבים במעגלים אלקטרונים, שמעבדים אותות דיגיטליים הנושאים ערכים בינאריים (0 או 1), ומבצעים פעולות אלגבריות בסיסיות

תוצאות המחקר מגלות את מה שנראה כקצה הקרחון של מנגנון החישה הננו מכנית של לימפוציטים, שעד כה היה נסתר
, מסכמים החוקרים, חקר מנגנון זה ירחיב את הידע הבסיסי אודות המערכת החיסונית, שנחוץ עבור הפיתוח של שיטות אימונו-תרפיות עתידיות



צוות המחקר כלל בנוסף את ד"ר גיום לה סו ונתנאל בר חנין מהמחלקה להנדסת חומרים, ד"ר עוזי חדד ממכון אילזה כץ למדע וטכנולוגיה בתחום הננומטרי​ ואבישי אדרי מהמחלקה למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה באוניברסיטת בן גוריון






In : מהמחקר 


Tags: "אוניברסיטת בן גוריון"  "בריאות"  "תאים סרטניים"  "לימפוציטים"   















 

עוד במגזין

עוד בבאר שבע סיטי

ערוצי תוכן באר שבע סיטי