עבור אנשים רבים, הרצון להביא ילדים לעולם מלווה בתקווה שמה שנראה טבעי ומובן מאליו – המפגש בין שני תאי הרבייה הזעירים, ביצית ותא זרע – אכן יתרחש. אבל אצל חלק מהגברים תאי זרע אינם נוצרים, והדרך להורות ביולוגית עלולה להיחסם עוד לפני שהחלה. בהקשר הזה, הרעיון לגדל תאי זרע במעבדה נשמע כמעט דמיוני. מחקר חדש קירב את המדע צעד נוסף לעבר האפשרות הזאת.
הכתבה פורסמה במקור באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי
כמעט כל התאים בגופנו מכילים את אותו DNA, מעין “ספר הוראות” לבניית הגוף ולפעילותו. אלא שכל סוג תא משתמש בחלק אחר מההוראות: תא דם, תא עצב ותא שריר נראים ופועלים באופן שונה לחלוטין, אף שהם מכילים מידע גנטי כמעט זהה. ההבדל נעוץ במידה רבה בשאלה לאילו הוראות נשמע כל תא, ואילו הוא משאיר “על הנייר”.
לשנות את הוראות ההפעלה
בעבר נהוג היה לחשוב שהתפקיד שכל תא מיישם הוא מאורע בלתי הפיך: תא שכבר התמחה, למשל, כתא שריר, אינו יכול לשוב לאחור ולהתמיין לתפקיד חדש. אך מדענים גילו שאפשר לשנות את הוראות הפעילות בתא בוגר, “לתכנת אותו מחדש” ולהחזיר אותו למצב גמיש יותר, שבו הוא מסוגל להתפתח לסוגים שונים של תאים. אפשר לחשוב על כך כמו על מחשב שהוגדרה לו משימה מסוימת: לא מחליפים את המחשב עצמו, אלא משנים את התוכנה שמורה לו איך לפעול. בדומה לכך, התכנות מחדש אינו משנה את ה-DNA של התא, אלא את האופן שבו התא משתמש בהוראות שמופיעות בו.
במחקר הנוכחי השתמשו בתאים שעברו תכנות מחדש למצב דמוי תאי גזע – מצב שבו הם יכולים להתפתח למגוון רחב של סוגי תאים. החוקרים הראו שסדרה מתוזמנת של אותות ביולוגיים יכולה לכוון תאים שמקורם בדמו של תורם גבר להפוך לתאי נבט – תאים מוקדמים שיכולים להתפתח בהמשך לתאי זרע.
אלא שיצירת תא זרע היא תהליך ארוך, שבמהלכו תאי הנבט משתנים בהדרגה ועוברים כמה שלבים בדרך. במחקרים קודמים הצליחו החוקרים לגדל במעבדה את השלבים הראשוניים ביותר של תאי הרבייה, אך ההתפתחות נעצרה בשלב מוקדם. הם הבינו שכדי להתגבר על המכשול צריך ליצור עבורם סביבה דומה לזו שבאשך.
לשם כך שילבו החוקרים את תאי הנבט האנושיים עם תאי תמיכה שנלקחו מאשכים מתפתחים של עוברי עכברים. התאים התארגנו יחד למבנה דמוי רקמת אשך. את הרקמה, שהורכבה מתאי הנבט האנושיים ומתאי התמיכה של העכבר, השתילו החוקרים מתחת למעטפת הכליה של עכברים ללא מערכת חיסון. שם היא שרדה במשך חודשים, התאים שבה התארגנו למבנים הדומים לאלו שבהם נוצרים תאי הזרע באשכים, ובתוכה המשיכו התאים האנושיים להתפתח.
לאחר כמה חודשים מצאו החוקרים שתאי הנבט האנושיים אכן התקדמו כמה שלבים בדרך ליצירת תאי זרע. כדי לבדוק עד כמה הם דומים לתאים טבעיים באשך, בחנו החוקרים אילו גֵנים פעלו בהם והשוו את דפוס הפעילות שלהם לזה של תאי נבט טבעיים שנמצאים בשלבים מקבילים. הם מצאו שהתאים עברו רצף התפתחותי דומה לזה שמתרחש בגוף, בדומה למקביליהם הטבעיים. עם זאת, התהליך נעצר שם: החוקרים לא יצרו תאי זרע בשלים, וגם לאחר שמונה עד תשעה חודשים לא נצפתה התקדמות נוספת.
אחת המגבלות במחקר על תאים אנושיים היא שקשה לבדוק אם התאים שנוצרו מסוגלים בסופו של דבר להפוך לתאי מין מתפקדים. לכן פיתחו החוקרים מערכת דומה גם בתאי גזע של קופי רזוס. מודל כזה עשוי לאפשר בעתיד לבדוק לא רק אם התאים דומים לתאי נבט טבעיים, אלא גם אם הם מסוגלים להמשיך להתפתח ולתפקד בתהליך הרבייה, בלי לבצע ניסויים כאלה בבני אדם. תאי הקוף התקדמו בשלבים המוקדמים של ההתפתחות, ודפוס פעילות הגֵנים שלהם דמה לזה של תאים טבעיים באשכי קופים. גם במקרה הזה הרקמה שנוצרה הושתלה בעכברים, אך תאי הקוף נעצרו בשלב מוקדם יותר מזה שאליו הגיעו התאים האנושיים, ולא הפכו לתאי זרע בשלים.
רק ההתחלה
התאים שפותחו במחקר עוד רחוקים מתאי זרע שיוכלו להשתתף בהפריה אנושית, ונדרשות בדיקות נוספות כדי לקבוע לאיזה שלב בדיוק הגיעו גם התאים המתקדמים ביותר שנוצרו. ייתכן שהתהליך נעצר משום שהסביבה שנוצרה לא סיפקה את כל האותות המקומיים וההורמונליים הדרושים, או משום שהרקמה גדלה על הכליה ובטמפרטורת הגוף של עכבר, ולא בסביבה הטבעית של האשך. נוסף על כך, עדיין לא ברור עד כמה קצב ההתפתחות והשינויים שהתרחשו בתאים משקפים במדויק את המתרחש בגוף האדם, שכן הם גדלו לצד תאי תמיכה של עכבר.
למרות המגבלות, המערכת מספקת לחוקרים דרך חדשה לחקור שלבים מוקדמים של התפתחות תאי המין הזכריים של בני אדם וקופים. ייתכן שבעתיד אפשר יהיה להיעזר בה כדי לבדוק אילו אותות וגֵנים דרושים בכל שלב, לבחון אם שימוש בתאי תמיכה של בני אדם או של קופים יסייע לתאים להתקדם עוד, ולנסות להבין איך שיבושים בתהליך גורמים לפגיעה בפוריות.
