עובר מלאכותי: מדעני מכון ויצמן יצרו מודלים של עוברי אדם

עובר מלאכותי: מדעני מכון ויצמן יצרו מודלים של עוברי אדם
המודלים המלאכותיים התפתחו מתאי גזע – ללא ביצית, זרע או רחם, וגודלו במעבדה במשך שבועיים. צברי התאים שנוצרו, הגיעו לשלב המקביל ליום ה-14 בהתפתחות העובר האנושי.
author author KAN11.Web.Components.TextItem.AuthorItemModel
עובר מלאכותי מכון ויצמן 1
צילום: מכון ויצמן

מה מבדיל בין עובר אנושי בראשית דרכו ובין צבר תאים שמתפתחים בצלוחית מעבדה? מהיום השביעי, צבר התאים שעתיד להיות אדם, מייצר מבנה סדור ומופלא – תוכנית אב המכתיבה את אופן התפתחותו בחודשים הבאים. במחקר חדש המתפרסם היום (רביעי) בכתב העת המדעי Nature, הצליחו מדעני מכון ויצמן למדע לשחזר מבנה ייחודי זה ויצרו מודלים מלאכותיים של עוברי אדם. צוות החוקרים יצר את המודלים המלאכותיים מתאי גזע אנושיים וגידל אותם מחוץ לרחם במשך 14 ימים.

המודלים האנושיים שיצרו הינם נאמנים למקור ומכילים את כלל הרכיבים והמערכות האופייניים לשלב זה בעובר. במחקרים קודמים נוצרו אמנם צברי תאים שהתפתחו מתאי גזע אנושיים, אך אלה לא זכו להכרה כמודלים נאמנים למקור של עוברים אנושיים כי הם חסרו כמעט את כל המאפיינים המרכזיים של עובר. 

למודלים אמינים של תחילת החיים יש משמעות מרחיקת לכת בעולמות המדע והרפואה, שכן מעט מאוד ידוע היום על השלבים הראשוניים ביותר של העובר האנושי. המודלים החדשים עתידים לספק הצצה חסרת תקדים לתחילת ההתפתחות העוברית ולפזר את מעטה המסתורין סביב התהליך.

תמונת מיקרוסקופ של המודל העוברי בשלב התפתחותי המקביל ליום 14. קרדיט: מכון ויצמן

"הדרמה של ההתפתחות העוברית האנושית מתרחשת בחודש הראשון – שמונת החודשים הנותרים הם במידה רבה המשך המסלול שהותווה בחודש הראשון", אמר פרופ' יעקב חנא מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן, שצוות החוקרים שאחראי להישג הגיע ממעבדתו."אף על פי כן, החודש הראשון הוא עדיין במידה רבה קופסה שחורה. המודל המלאכותי שלנו מציע דרך אתית ונגישה להציץ לתוך קופסה זו".

כשהמודל שואג "קדימה!"

בבואו ליצור מודלים של עוברים אנושיים, התבסס צוות המחקר של פרופ' חנא על פריצות דרך קודמות של המעבדה ובעיקר על המחקר שהתפרסם בשנה שעברה בכתב-העת המדעי Cell והציג לראשונה מודל מלאכותי של עוברי עכברים מתאי גזע בלבד. בדומה למודל העכברים, גם במודל האנושי לא נעשה שימוש ברחם, בביצית או בזרע, אלא רק בתאי גזע שהוחזרו למצב הקרוי "נאיבי" – השלב ההתפתחותי המוקדם ביותר, שבו יש לתאי הגזע את היכולת להתמיין לכל סוגי התאים והרקמות. מצב זה מקביל ליום השביעי של עובר אנושי טבעי. התאים ששימשו את החוקרים היו תאי עור בוגרים שהוחזרו למצב של תאי גזע באמצעות שיטה שפותחה במעבדתו של פרופ' חנא, וכן תאי גזע שגודלו בתרבית במעבדה לאורך שנים.

המדענים חילקו את תאי הגזע לשלוש קבוצות. הקבוצה הראשונה, שממנה התפתח העובר עצמו, נותרה ללא שינוי, בעוד שתי הקבוצות האחרות טופלו באמצעות כימיקלים. זאת במטרה להגביר בהן את הביטוי של הגנים הנחוצים ליצירת שלושה סוגי רקמות חוץ-עובריות התומכות בהתפתחות העוברית – השליה, שק החלמון ושק השפיר.

מודל מלאכותי של עובר אדם בשלב התפתחותי המקביל ליום 12. קרדיט: מכון ויצמן

בהמשך עורבבו תאים משלוש הקבוצות בתנאים ייחודיים שפותחו במעבדה, והחלו להתפתח לצברי תאים. עם זאת, רק כאחוז מצברי התאים התפתח בסופו של דבר למבנים דמויי עובר בתהליך ספונטני של הרכבה עצמית. מסביר פרופ' חנא: "מעצם מהותו, העובר רוצה להתפתח. כדי שזה יקרה צריך לערבב את התאים הנכונים. ברגע שמספקים את התנאים האלה, המודל דמוי העובר שואג 'קדימה!'"

בדיקת ההיריון חזרה חיובית

צברי התאים שנוצרו מתאי הגזע התפתחו מחוץ לרחם במשך שמונה ימים והגיעו לשלב המקביל ליום ה-14 בהתפתחות העובר האנושי; נקודת הזמן שבה העובר הטבעי עובר לשלב ההתפתחותי הבא – יצירת הרקמות שמהן יתפתחו איברי הגוף השונים. כאשר השוו המדענים בין המודלים שיצרו לבין תרשימים ותמונות מיקרוסקופ של עוברים אנושיים, הם גילו דמיון מובהק לעוברים הטבעיים. כל רכיב מבני וכל רקמה תומכת נמצאו במודלים במקומם המיועד, והיו תקינים מבחינת צורה וגודל. במקומם הנכון היו אפילו התאים המפרישים את ההורמון המשמש לבדיקות הריון, והם גם פעלו כשורה: כאשר טפטפו המדענים הפרשות אלה על ערכה מסחרית לבדיקת הריון, היא החזירה תשובה חיובית.

למעשה, כבר במהלך עבודתם הנוכחית, גילו המדענים ממצא העשוי לשפוך אור על הפלות מוקדמות, כולל אלה המתרחשות כשהאישה אפילו לא יודעת שהיא בהיריון. הם ראו כי אי הופעת התאים שמהם מתפתחת השליה ביום העשירי בעוברים טבעיים משמעה התפתחות עוברית לא תקינה. 

הפופולריים