חדשות

צוות חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב ומאוניברסיטת קנזס יישם את טכנולוגיית הדור הבא לריצוף גנים על טפיל מיקרוסקופי בשם מיקסוזואה שחי בדגים. החוקרים הופתעו לגלות כי היצור הוא קרוב משפחה של המדוזות, ולכן אין ספק שמדובר בבעל חיים ממשפחת הצורבניים. המחקר התפרסם בכתב העת היוקרתי PNAS. 

"המיקסוזואה הוא יצור משונה, שהיווה תעלומה עבור המדע עד היום," מסבירה פרופ' דורותה הושון-פופקו מהמחלקה לזואולוגיה באוניברסיטת תל-אביב, שהובילה את המחקר בשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת קנזס, מהרווארד, מהמרכז הלאומי לחקלאות ימית שבאילת וממכון CNRS שבצרפת. "במחקר שלנו ריצפנו את הגנום שלו, והראינו שזהו בעל חיים בגרסה ממוזערת שלא היכרנו עד היום, אשר ככל הנראה התפתחה בתהליך אבולוציוני מן המדוזות הגדולות יותר. הממצאים שלנו מהווים בסיס לחשיבה מחדש על עצם השאלה: מהו בעל חיים?"

גנום של פטרייה או של מדוזה?

"המיקסוזואה סיקרן אותנו בגלל מוזרותו," מסבירה פרופ' הושון. "הוא מורכב מתאים בודדים, מתנהג כמו טפיל חד-תאי, ושויך בעבר לממלכת הפרוטיסטים - יצורים שאינם בעלי חיים, צמחים או פטריות. המבנה החיצוני שלו אינו מאפשר למדענים לקבוע את מקורו האבולוציוני, ולכן ביקשנו להתבונן בגנום שלו - דבר שהתאפשר לאחרונה, בזכות טכנולוגיית הדור הבא לריצוף גנים."

התוצאות היו מפתיעות: התברר שהגנום של המיקסוזואה מהווה גרסה מוקטנת ומקוזזת של DNA של בעלי חיים ממערכת הצורבניים. הוא קרוב במיוחד למדוזה מסוג פוליפודיום, שהיא טפיל של ביצי קוויאר. "גילינו שה-DNA של המיקסוזואה אינו נראה כמו DNA של בעל חיים, אלא מזכיר יותר גנום של פטריה," מתארת פרופ' הושון. "הוא קטן פי 20 עד 40 מהגנום הממוצע של מדוזות, ויש בו רק 20 מיליון זוגות בסיסים, לעומת ממוצע של כ-300 מיליון בגנומים מוכרים ממשפחת הצורבניים." יותר מכך: מרכיבים בסיסיים המצויים ב-DNA של כל בעלי החיים - בעיקר גנים התפתחותיים, המשתתפים ביצירת מבנה גופו של העובר - חסרים בגנום של המיקסוזואה.

ובכל זאת, הממצאים הוכיחו בבירור כי מדובר בבעל חיים, גם אם זעיר ומוזר. לדברי פרופ' הושון, "מצאנו במיקסוזואה גנים אופייניים למדוזות, שאחראים על בניית תאי הצריבה המשמשים את המדוזה לשיתוק טרפה. גם למיקסוזואה יש תאים כאלה, ובאמצעותם הוא מצמיד את הנבגים שלו לבעל החיים המארח."

"בעל חיים מוגדר בדרך כלל כיצור רב-תאי ומקרוסקופי, והמיקסוזואה אינו עונה על תנאים  אלה," מסכמת פרופ' הושון. ”עם זאת, הוא התפתח מאותו מקור אבולוציוני כמו המדוזות ושאר הצורבניים, ולכן אין ספק שזהו בעל חיים; גרסה משונה ו'מצונזרת' של בעל חיים - ובכל זאת בעל חיים. כעת אנחנו רוצים לחקור כיצד בעצם התפתחה מין 'חיה מוזרה' שכזאת, ולברר אם קיימים עוד יצורים כמותה, שנקטו באסטרטגיה אבולוציונית דומה. בנוסף, אנחנו מקווים שהידע החדש על המיקסוזואה יסייע לפיתוח תרופות כנגד היצורים הללו, שגורמים נזק עצום לתעשיית הדגים."

למחקר המלא >

במחקר פעלו יחדיו מספר חוקרים בוגרי הפקולטה לרפואה של אוניברסיטת תל-אביב: ד"ר רונה הרצנו, ראש מעבדה לחקר החירשות ומומחית למחלות שמיעה וניתוחים לשחזור השמיעה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מרילנד בבולטימור, ד"ר רני אלקון, מומחה לביו-אינפורמטיקה בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת תל-אביב, וד"ר אפרת אליהו, מומחית למוות והישרדות של תאים, וראש מעבדה בבית הספר לרפואה של בית החולים 'מאונט סיני' בניו יורק. המחקר החדשני התפרסם באוקטובר 2015 בכתב העת היוקרתי Nature Communications.

מדוע מתים תאי השיער

"התופעה המוכרת של ירידת שמיעה בגיל מבוגר נובעת בעיקר מאובדן תאי שיער - התאים המפעילים את עצב השמיעה באוזן הפנימית," מסביר ד"ר אלקון. "תפקודם התקין של תאים אלה תלוי בחלבונים הדרושים לפעילותם הספציפית, ובחלבונים נוספים המגנים עליהם מפני מוות תאי. לכן, כדי לברר מה גורם למות תאי השיער באוזן, ביקשנו בתחילה לזהות את הגנים שמובילים ליצירת אותם חלבונים, האחראים על תקינות התאים ושרידותם לאורך זמן."

לצורך כך בודדו החוקרים אוכלוסיות תאים שונות מאוזניים של עכברי מעבדה, ויישמו בהם הליך ניסויי הקרוי 'בדיקת פרופיל ביטוי גנים'. בדרך זו עלה בידם לזהות אילו גנים מתוך כלל הגנום של העכבר מופעלים באופן ספציפי בתאי השיער באוזן.  שלב זה של העבודה בוצע במרכז לחקר הגנום של אוניברסיטת מרילנד, בהנחייתה של ד"ר הרצנו, ותוצאותיו הועברו לד"ר אלקון באוניברסיטת תל-אביב, שעיבד את הנתונים באמצעים חישוביים.

"בעזרת אנליזה ביואינפורמטית, זיהינו  בגנום העכבר 'הוראות הפעלה' המייחדות גנים שמתבטאים אך רק בתאי השיער באוזן," מספר ד"ר אלקון. "השווינו את הממצאים שלנו לבסיסי נתונים קיימים, שמקשרים בין רצפי אותיות ב-DNA לבין חלבונים המבקרים ביטוי של גנים, וגילינו  קשר ברור בין הגנים המתבטאים בתאי השיער לבין חלבון הקרוי RFX. מדובר בחלבון בקרתי מוכר, אשר תפקודו משויך לאיברים אחרים בגוף, אך עד כה לא קושר  לתפקודי שמיעה." ההשערה המתבקשת הייתה שחלבון ה-RFX  ממלא תפקיד חשוב וייחודי בתאי השיער, ושפעילותו התקינה חיונית לשמיעה.

בהמשך ביקשו החוקרים לאשש את השערתם באמצעות ניסויי מעבדה. לשם כך יצרה ד"ר הרצנו מודל של עכברים נטולי RFX בתאי שיער באוזן, ובדקה את שמיעתם. ממצאיה אישרו את תוצאות המחקר החישובי: העכברים הללו נולדו עם תאי שיער שנראו תקינים, אך כבר בסוף השבוע השני לחייהם, המועד שבו עכברים בריאים מתחילים לשמוע, החלו תאי השיער באוזניהם למות ולהיעלם, ועכברי המודל הפכו לחירשים.

לבסוף, במטרה לאפיין את תהליך המוות של תאי השיער, הועברו תאים שהופקו מאוזניים של עכברים  נטולי RFX אל מעבדתה של ד"ר אליהו בבית החולים 'מאונט סיני'. כאן העלתה הבדיקה עלייה ברמת החלבונים המעורבים בתהליך הקרוי 'מוות תאי מתוכנן', ולעמת זאת ירידה בכמות החלבונים האחראים להישרדות התא. כעת צופים החוקרים כי הבנת המנגנון המביא למות תאי השיער תסייע בפיתוח טיפולים עתידיים להשבת השמיעה.

פתח לטיפולים חדשים

ד"ר הרצנו מסכמת:"המסקנה מהמחקר שלנו היא שהחלבון הבקרתי RFX חיוני לשמירת החיות של תאי השיער באוזן. גילוי זה חשוב ביותר לפיתוח שיטות טיפול חדשניות, שנבחנות כבר היום, כגון ייצור תאי שיער במבחנות לצורך השתלתם באוזן. המחקר שלנו  מראה שביטוי החלבון חיוני להצלחת הטיפול המוצע, מאחר שבהעדרו תאי השיער ימותו בתוך זמן קצר."