By creating artificial embryonic and placental stem cells and comparing them, the researchers from the Hebrew University identified about 14,000 sites in the genome that control the development of all the organs of the fetus
מחקר שנערך על ידי צוות חוקרים מהאוניברסיטה העברית שפורסם בכתב העת היוקרתי Nature Communications בהובלת פרופ’ יוסי בוגנים מהמכון למחקר רפואי בפקולטה לרפואה של האוניברסיטה ופרופ' תומי קפלן מבית הספר להנדסה ולמדעי המחשב ומהחוג לביולוגיה חישובית גילה כ-14,000 אזורים בדנ"א המהווים את התוכנית הראשונית ביותר ליצירת עובר.
Already in 2006, Japanese scientists found that it is possible to take skin cells, insert four embryonic genes into them and reprogram them to behave and function like stem cells that form the embryo itself, which are formed a few days after fertilization. These cells created from the skin cells are artificial embryonic stem cells identical to natural embryonic stem cells, which are in the earliest state in the process of embryonic development and are responsible for the development of all fetal cells, but without the ability to create extracorporeal tissues such as the placenta.
בשנת 2015 פרופ’ בוגנים וצוותו פיצחו לראשונה את הדרך לייצר תאי גזע שלייתיים מלאכותיים מתאי עור ובכך פיתחו את היכולת לייצר בצורה מלאכותית את שני סוגי תאי הגזע הראשוניים ביותר בהתפתחות העוברית הנוצרים לאחר הפרייה של ביצית ע"י תא זרע.
The research team from the Hebrew University, which also included to prof' Bogans ופרופ' קפלן the PhD students מוחמד ג'אבר, אחמד רדואן ונתנאל לויפר השווה ובדק מהם התהליכים הנדרשים בכדי שתא עור יוכל להמיר את זהותו ולהפוך להיות תא גזע עוברי או שלייתי מלאכותי. פרופ' בוגנים הסביר: "השתמשנו בשיטות אנליזה מתקדמות ביותר ובחנו לאורך כל תהליך הטרנספורמציה את כל השינויים שתא העור עובר בכדי לשנות את זהותו לשני סוגי התאים. אנליזות אלו כללו את השינויים בביטוי הגנים של תא העור לאורך התהליך, את השינויים במבנה ואריזת הדנ"א בתוך הגרעין של תא העור המשתנה, וכן שינויים בסימון האפיגנטי (מולקולות כימיות המקשטות את הדנ"א והאחראיות לביטוי תקין של גנים), שהיו כולם קריטיים להצלחת ההמרה של תאי עור לתאי גזע עובריים או שלייתיים מלאכותיים.".
The researchers discovered that the changes that the skin cell goes through to become an artificial embryonic stem cell or an artificial placental stem cell differ from each other in a sweeping way and at all levels tested even though both processes started from the same skin cells.
במהלך השינוי של תא העור לתא גזע עוברי מלאכותי, אזורים בדנ"א החשובים ליצירת המח, הלב והכבד התחילו להתארגן מחדש בתוך תא העור המשתנה והכינו אותו ליכולת התמיינות, בהינתן אות מתאים, לתאי מח, לב וכבד. לחילופין, אזורים בדנ"א של תא עור שהתחיל את תהליך הטרנספורמציה לתא גזע שלייתי מלאכותי התחילו להתארגן מחדש בכדי להקנות לתא המשתנה יכולת של השרשה ומשיכת כלי דם, כפי שקורה בעת השרשה טבעית של העובר.
"התגלית המדהימה ביותר נצפתה כאשר השווינו במקביל את שני התהליכים והסתכלו על מולקולה כימית מיוחדת שנקראת מתיל שמקשטת אזורים ספציפיים בדנ"א ואחראית להשתקתם", ממשיך בוגנים. "גילינו כ-14,000 אתרים בדנ"א המקושטים במתיל הנמצאים אך ורק בתאי הגזע השלייתיים המלאכותיים וכלל לא בתאי הגזע העובריים המלאכותיים. בשלב הבא ניסינו להבין מה משמעותם של אותם אתרים ונדהמו לגלות כי אתרים אלו אחראיים ליצירת כל האיברים והתאים של העובר המתפתח, ממח, לב, כבד וכליות ועד שלד, עמוד שדרה ורקמות חיבור".
בוגנים מוסיף כי "לתגלית זאת חשיבות עצומה מכיוון שהיא עשויה להסביר את מנגנון ההגנה של העובר שלא מאפשר לתאי שלייה מוקדמים להתפתח לתאי עובר. מכיוון שתאי שלייה חשופים בהרבה בחינות לנזקים ולזיהומים, קיים מנגנון הגנה שלא יאפשר לתא פגום לנדוד לכיוון העובר המתפתח ולהשתלב בתוכו".
בשנים האחרונות נעשו מספר גדול של ניסיונות להבין איך תאי הגזע של העובר ושל השלייה מתפתחים במקביל אבל לא מתמזגים ביניהם. התגלית של פרופ’ בוגנים וצוותו, שניתן היה לגלותה אך ורק בעת יצירת תאי גזע עובריים ושלייתיים מלאכותיים, ולא ע"י הסתכלות על עובר טבעי, עשויה לשפוך אור על מנגנון הגנה זה. המחקר נתמך על ידי מענקי המחקר התחרותיים של האיחוד האירופי (ERC), וה-HHMI האמריקאי ומענק הקרן הלאומית למדע.
More of the topic in Hayadan:
