האם נוכל לעקור את הסרטן מהשורש?

במחקר בינתחומי שבוצע באוניברסיטת תל אביב, חברו חוקרים מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז לעמיתיהם מהמחלקה למיקרוביולוגיה קלינית ואימונולוגיה מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, במטרה לחקור את מהלך צמיחתם של שורשי הצמחים. חוקרי הצמח נעזרו במודל חישובי שנבנה על ידי חוקרי סרטן עבור תאים סרטניים, ויישמו אותו על תאים בשורשי הצמח. בתצפית רזולוציית תא בודד הם גילו כי השורש גדל בתנועת הברגה, ממש כמו מקדחה החודרת לקיר. המחקר, שמקדם משמעותית את המחקר בצמחים הן בהיבט הסביבתי והן בכל הנוגע לקידום החקלאות ולהזנת האוכלוסייה, יאפשר כעת לבחון את המודל גם על תאים סרטניים ואופן חדירתם לרקמות בריאות הסמוכות אליהם.

תוך כדי תנועה

המחקר הובל על ידי פרופ' אילון שני מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון, ופרופ' אילן צרפתי מהמחלקה למיקרוביולוגיה קלינית ואימונולוגיה, ובוצע בשיתוף עם חוקרים מארה"ב, מאוסטריה ומסין.

החוקרים בקבוצתו של פרופ' שני השתמשו בצמח מודל הקרוי ארבידופסיס. הם סימנו את הגרעינים של תאי השורש באמצעות חלבון פלואורסצנטי, ועקבו אחר תהליך הצמיחה ותנועת התאים בקצה השורש באמצעות מיקרוסקופ רב-עוצמה (כ-1000 תאים בכל הדמיה).

כמו כן, כדי לבחון מה גורם לתנועה ומבקר אותה, הם התמקדו בהורמון מוכר בשם אוקסין, הידוע כמווסת התפתחות בצמחים. הם בנו במספר תאים נבחרים מערכת גנטית המאפשרת הפעלה וכיבוי של ייצור אוקסין (כמו מתג), ואחר כך עקבו אחר השפעת ההפעלה והכיבוי על אלף התאים שבקצה השורש, בארבעה ממדים: שלושת ממדי המרחב וממד הזמן. אחרי כל הפעלה או כיבוי של האוקסין, צולם כל אחד מאלף התאים בווידאו לאורך 6 עד 24 שעות, וכך הצטברה כמות עצומה של חומר מצולם.

בשלב הבא נעזרו החוקרים בכלים החישוביים שהעמיד לרשותם פרופ' צרפתי, שפותחו במעבדתו לצורך מעקב אחר התפתחות גידולים סרטניים, וניתחו באמצעותם את קבצי ההדמיה שהתקבלו בניסוי. כך למעשה הצליחו לראשונה לצפות במו עיניהם בתנועת ההברגה של השורש, וכן לכמת ולמפות באופן מדויק כ-30 פרמטרים של צמיחת השורש בזמן ובמרחב, בהם תאוצה, אורך, שינויים במבנה התא, קואורדינציה בין התאים במהלך הצמיחה ומהירות התנועה - זאת לכל אחד מאלף התאים בקצה השורש. הממצאים אף איפשרו להם להעריך במדויק את תנועת והשפעת האוקסין בשורש ואת האופן בו הוא מבקר את תהליך הגדילה. המאמר פורסם במרץ 2021 בכתב העת היוקרתי Nature Communications.

^{צילום הצמיחה של אלף התאים שבקצה השורש הוביל לגילוי מפתיע}

קידום המחקר בצמחים ובמלחמה בסרטן

"הכלים החישוביים שפותחו עבור חקר הסרטן אפשרו לנו לראשונה למדוד ולכמת במדויק את הקינטיקה של הצמיחה ולחשוף את המנגנונים המבקרים אותה ברזולוציה של תא בודד. בכך הם קידמו משמעותית את המחקר בצמחים, שנחשב לתחום בעל חשיבות עליונה לחברה הן בהיבט הסביבתי, והן בכל הנוגע לקידום החקלאות ולהזנת האוכלוסייה", מסביר פרופ' שני ומוסיף "במהלך המחקר גילינו תופעה מרתקת שלא נצפתה עד כה ב'לייב': ראינו שהתאים בקצה השורש נעים בתנועת התברגות, כמו מקדח שחודר לאדמה. כמו כן זיהינו כי הורמון האוקסין מבקר את תהליך התברגות קצה השורש. למדנו ומדדנו את כיווני התנועה של אותו הורמון, אשר נע מתא לתא בשורש, על מנת לבקר את גדילת השורש ואת תנועת ההברגה".

במעבדתו של פרופ' צרפתי, שמתמקדת בטיפול מותאם בסרטן השד, מנתחים כעת את תוצאות המחקר בשורשים כדי לקדם פיתוח חדש בטיפול בסרטן. "מדובר בשיתוף פעולה סינרגטי שמעצים ומלמד את שני הצדדים", אומר פרופ' צרפתי. "אנחנו עושים השוואות בין תנועת השורשים לתנועת התאים הסרטניים. בצמחים התהליכים מתרחשים הרבה יותר מהר, ולכן הם מהווים עבורנו מודל מעולה. בעקבות ממצאי המחקר, אנו בודקים כעת אפשרות לתנועת הברגה דומה גם בתאים סרטניים ובגרורות, במהלך חדירתם לרקמת בריאות הסמוכות אליהם. אנו חוקרים מנגנונים מולקולריים, שגורמים להיווצרות גרורות של תאי סרטן. החלבון MET גורם לתנועה מוגברת של תאים ולהיווצרות גרורות. לפני כשנתיים אושר הטיפול במעכבים של MET, אך זיהינו כי חולים פיתחו עמידות נגד הטיפול ב-MET. לאחרונה, הצלחנו לבודד סדרה של חלבונים שעובדים ביחד עם חלבון ה-MET והם אלו שגורמים לעמידות לתרופה. כעת אנחנו בודקים גישה חדשה לטיפול בסרטן על ידי עירוב חלבונים אלו. ממצאי המחקר המשותף על תאי הצמחים יסייעו לנו מאוד לשיפור הטיפול בסרטן השד, וגם בסרטנים נוספים, שגם בהם נפוץ חלבון ה-MET".