פריצת דרך עולמית של חוקרים ישראלים, שפורסמה אתמול (רביעי) בכתב העת המדעי Nature, צפויה להוות כלי חסר תקדים בחקר ההתפתחות העוברית ועשויה לספק תובנות חדשות על מומים מולדים והתפתחותיים ובעיות פוריות. באמצעות שיטה חדשה מדעני מכון ויצמן למדע הצליחו לגדל עוברי עכברים מחוץ לרחם כבר משלבי ההריון הראשוניים (מיד לאחר התקבעות הביצית המופרית בדופן הרחם) עד לשלבים מתקדמים של יצירת האיברים בעובר.
הרבה ממה שאנחנו יודעים כיום על התפתחות עוברית, מקורו באחת משתי דרכים: התבוננות בהתפתחות העוברית של לא יונקים(דגים או דו חיים) או תמונה חלקית של ההתפתחות העוברית של עכברים בשלבי ההריון השונים. "הסיבה לכך", מסביר פרופ' יעקוב חנא מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן, "כי בניגוד להתפתחות עוברית של דגים או צפרדעים המתרחשת מחוץ לגוף בתוך ביצים שקופות, הרחם ביונקים הוא מעין 'קופסה שחורה' שאינה מאפשרת לצפות באופן ישיר ורציף בהתפתחות החיים.
מאז שנות ה-30 של המאה הקודמת נעשו נסנונות לגדל עוברים מחוץ לרחם משלבי ההתפתחות הראשוניים ועד לשלבים מתקדמים, אך נסיונות אלו נחלו הצלחה חלקית בלבד, והעוברים שהתפתחו היו לרוב לא תקינים.
המחקר במכון ויצמן נמשך לאורך שבע שנים, ובו פיתחו במעבדתו של פרופ' חנא, מומחה בתאי גזע עובריים, שיטה דו שלבית המאפשרת לגדל עוברי עכברים תקינים מחוץ לרחם כבר מהשלב שבו העוברים הם לא יותר מאשר גוש אחיד של תאים זהים ועד לשלב שבו הם בעלי גוף מוגדר ואיברים פנימיים. פרופ' חנא: "שלבים אלה הם החלק המסתורי והמעניין ביותר בהתפתחות העובר. באמצעות השיטה החדשה, אנו יכולים להתבונן כעת בשלבים אלה לפרטיהם ולבצע ניסויים שהיו בלתי אפשריים קודם לכן".
שלבי המחקר
בשלב הראשון גידלן החוקרים עוברים בני כמה ימים בשלב ההתפתחותי שבו הם מעין כדורים המורכבים מ-250 תאי גזע זהים. המדענים הצליחו לגרום לכדורים אלה להשתרש במצע גידול מיוחד בתוך כלי מעבדה, בדומה לאופן שבו הם משתרשים בדופן הרחם. בכך הצליחו לחקות את ההתפתחות העוברית שבמהלכה מכפיל העובר את גודלו פי כמה וכמה, כאשר הוא מתמיין לשלוש שכבות של תאים: פנימית, אמצעית וחיצונית.
עם כניסתם של העוברים לשלב הבא, כעבור יומיים, שבו מתפתחים האיברים, הם הועברו לתמיסת הזנה בכוסות מעבדה זעירות שהוצבו על גבי גלגלים. בהיעדר זרימת דם מהאם לשליה, תנועת הגלגלים אפשרה ערבוב מתמיד של חומרי ההזנה שבתמיסה המקיפה את העוברים. בנוסף דאגו החוקרים לנטר ולווסת את הכמות והלחץ של החמצן והפחמן הדו חמצני בכלי המעבדה.
הצוות ערך השוואות של העוברים שהתפתחו מחוץ לרחם עם עוברים שהתפתחו ברחם בנקודות זמן שונות וגילה כי התהליכים ההתפתחותיים היו זהים לחלוטין בשתי הקבוצות. בהמשך הצליחו החוקרים לסמן את האיברים המתפתחים בעוברים מחוץ לרחם באמצעות גנים פלואורסצנטיים. המחקר מסמן אפשרויות מחקר עתידיות. "אנו מאמינים שאפשר להזריק גנים או אלמנטים אחרים לעוברים המתפתחים בשיטה חוץ רחמית זו ולקבל תוצאות העולות בקנה אחד עם מה שקורה ברחם", מסביר פרופ' חנא. לדבריו, שיטה זו צפויה בין היתר להפחית את השימוש בחיות מעבדה, להוזיל עלויות ולהאיץ תהליכי מחקר בתחום הביולוגיה ההתפתחותית.
במחקרי המשך ינסו החוקרים לגדל את העוברים מחוץ לרחם משלב אפס ולייצר לשם עוברים מלאכותיים מתאי גזע. בנוסף, הם ינסו להבין באמצעות השיטה שפיתחו מדוע הריונות רבים לא נקלטים, כיצד תאי גזע מאבדים בהדרגה את אופיים בתהליך ההתמיינות ובאילו תנאים בהריון עלולות להתפתח הפרעות התפתחותיות.
המחקר בהובלת אלחנדרו אגילרה, ד"ר ברנרדו אולדק, ד"ר ראדה מסארווה המנוחה, ד"ר נועה נוברשטרן וד"ר איתי מזאה, לשעבר תלמיד מחקר במעבדתו של פרופ' חנא וכיום חוקר במרכז הרפואי רמב"ם. עוד השתתפו: תום שני, שאדי טרזי, ג'ונתן ביירל, ולריה צ'וגייבה, ד"ר מוניף עיאש, שהד אשיוח'י, דאוד שיבאן, ניר ליבנת, ד"ר ליאור לסמן, סרגי ויוקוב ומירי זרביב מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון; ד"ר יונתן שטלצר, ד"ר יואח רייס וד"ר סאיפנג צ'נג מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון; ד"ר יוסף אדדי וד"ר הדס קרן-שאול מהמחלקה לתשתיות מחקר מדעי החיים במכון; ד"ר נדיר גאנם וחן איצקוביץ מהמרכז הרפואי רמב"ם; ד"ר שרון סלומוביץ' מהטכניון, ורענן שלמה מ"ארד טכנולוגיות".
