RESEARCH

העבודה המחקרית הנעשית בתחום חקר הסרטן, היא מגוונת ורבת פנים. כל שינוי קטן, תגלית, או התפתחות מדעית, היא עוד צעד לקראת מציאת פתרון אפשרי למחלת הסרטן שהיא אחד מגורמי התמותה העיקריים בעולם המערבי. במעבדה של פרופ' אורנה אלרואי-שטיין, מבית הספר למחקר ביו-רפואי וחקר הסרטן ע"ש שמוניס, מתבצעת במהלך השנים האחרונות עבודה מחקרית מרתקת בנושא הבקרה על ייצור החלבונים בשלבים השונים של מחזור התא.

תהליך חלוקת התא

בגוף האדם יש מעל לכמיליארד תאים שמתחלקים ומתחלפים. בזמן הנכון ובתגובה לסיגנל הפיזיולוגי המתאים, כל תא מתחלק לשני תאים זהים המכונים "תאי בת", בתהליך שנקרא "מיטוזה". כל עוד התאים בריאים, הם מתחלקים וגדלים בהתאם להנחיות הבקרה, בפעולה מתואמת היטב עם שאר הגורמים בגוף. לעומת זאת, תאים סרטניים אינם נשמעים לחוקים ולהנחיות הבקרה השונות. תאים אלו מתחלקים ללא שליטה.

פועלי הבניין שמבצעים פעולות רבות בתא כולל מיטוזה, הם חלבונים. הייצור שלהם, נעשה באמצעות ריבוזומים שמתרגמים את הקוד הגנטי שמועבר אליהם ע"י מולקולות של RNA שליח, לפי הקוד המוצפן בכרומוזומים. על מנת לבנות את התא, הריבוזומים מתרגמים את הקוד המוגש להם, ומייצרים את החלבונים הנכונים, בזמן הנכון ובכמות המדויקת, בהתאמה מוחלטת לצרכים. על מנת לייצר מחזור חלוקה חדש, התאים זקוקים לריבוזומים חדשים הפועלים לגדילתו התקינה של התא ולחלוקתו בשלב המתאים.

ייצור חלבונים, כמו גם חלוקת תא לשני תאי בת, הם תהליכים הדורשים אנרגיה מרובה. לפיכך אין זה מפתיע שבמהלך תהליך המיטוזה עצמו שהוא שלב יחסית קצר, קיימת ירידה משמעותית בפעילות התרגום וייצור החלבונים. ברגע שהמיטוזה הושלמה, הריבוזומים חוזרים לפעילות מלאה, על מנת לאפשר את הגדילה של תאי הבת החדשים, עד שזמנם לחלוקה יגיע. כמו בכל פרויקט בנייה, אחד היסודות החשובים ביותר הוא התיאום בין הגורמים השונים, שהוא קריטי גם לחלוקת התאים וגם לתהליך הגדילה שלהם.

 מה גילה המחקר?

כאן נכנסת לתמונה העבודה המחקרית של פרופ' אלרואי-שטיין. בנוסף לבירור פרטים חשובים לגבי מנגנון עיכוב התרגום בעת המיטוזה, התגלה שחלבונים מסוימים מיוצרים באופן אקטיבי בתזמון מדויק בזמן המיטוזה למרות העיכוב הגלובלי, ושבלעדיהם תהליך החלוקה לא יכול להסתיים בצורה מוצלחת. המחקר אפיין את זהותם של אותם חלבונים שבכל זאת מיוצרים דווקא באמצע חלוקת התא, ואף הצליח לגלות פרטים לגבי מנגנון הבקרה ששולט על כך.

על מנת לזהות את החלבונים שנוצרים בשלב החלוקה ולהדגים את התהליך, השתמשו החוקרים בתאי Hela, תאים מיוחדים במינם, שמכונים תאים נצחיים, ומשמשים למחקרים ביו-רפואיים בתחום הסרטן. 

המחקר של פרופ' אלרואי-שטיין, הצליח לזהות שקבוצה חשובה של חלבונים שנוצרים בעת החלוקה כוללת אבני בניין של ריבוזומים חדשים. בנוסף, נמצא שחלבון בקרה חשוב שאחראי על התזמון המדויק של היווצרותם בשם hnRNPC. חלבון זה ידוע לעולם הביולוגיה כבעל תפקיד בשיחבור RNA בגרעין התא, בשלב הגדילה בין חלוקה לחלוקה. החידוש הוא שבזמן החלוקה עצמה יש לו תפקיד נוסף כמבקר של תהליך התרגום, מחוץ לגרעין התא. תגלית חשובה נוספת היא שבנוסף להיות hnRNPC אחראי על תרגום חלבונים ספציפיים בתזמון הנכון בזמן מיטוזה, הוא גם אחראי על ההוצאה לפועל של תהליך זה במיקום תוך-תאי מדויק, שאינו רנדומלי. לא זו בלבד שהמיקום המפתיע הזה הוא בצמידות למעטפת המקיפה את התא, אף נמצא שמיקום זה הוא קריטי לחלוקה תקינה של תאים.

^{צביעה פלורוסנטית של תאים באמצע חלוקה (מיטוזה), שמבדילה בין מרכיבי תא ספציפיים ומציגה את המיקום התוך תאי שלהם. hnRNPC נמצא בהיקף בצמוד למעטפת התא (צהוב), לעומת פיזור אחיד של ריבוזומים (אדום), והכרומוזומים ממוקמים באמצע (כחול). קנה מידה: אורך הקו הלבן הוא 0.01 מילימטר}

לאחר שהשחקנים החשובים זוהו, כיצד נצליח לפגוע בתהליך החלוקה? 

צוות המעבדה ניסה לפגוע במיקומו של החלבון hnRNPC ולראות האם באמצעות הפגיעה לא יקבלו הריבוזומים שנמצאים בהיקף התא את ההנחיות הדרושות לתרגום החלבונים החדשים בזמן המיטוזה, ובעקבות כך התאים לא יצליחו להשלים את החלוקה וימותו. לצורך כך, המחקר השתמש בטכנולוגיה של עריכה גנטית כדי לשנות רצף מסוים על-פני חלבון hnRNPC, כך שבזמן החלוקה הוא יהיה מפוזר בכל רחבי התא ולא ייצמד למעטפת שבהיקף. בניסוי התגלה כי פגיעה במיקום התוך תאי של hnRNPC שיבשה את מנגנון חלוקת התאים ואף גרמה למותם לאחר מספר חלוקות בלתי תקינות.

במחקרי ההמשך, ימשיך צוות המחקר בראשות פרופ' אלרואי-שטיין, לנסות לגלות מה יקרה בתאים סרטניים מסוגים שונים כתוצאה משיבוש המיקום הייחודי של hnRNPC בזמן המיטוזה. האם תתאפשר מניעה של חלוקה תקינה של התאים ובלימה של התפשטות הסרטן?

למחקר יש אומנם עוד דרך ארוכה, אבל בדיוק באבני הבניין הקטנטנות האלו, כמו החלבון שזיהו פרופ' אורנה אלרואי-שטיין וצוות המחקר שלה, אולי טמון מידע חשוב שיוכל לסייע בעתיד לבלימה יעילה של התהליך הסרטני.