|
|
חברת ההזנק Brainstorm: פיתוח חדשני של תאי גזע מחולים להשתלה עצמית במחלות נוירודגנרטיביות
|
חברת ההזנק Brainstorm: פיתוח חדשני של תאי גזע מחולים להשתלה עצמית במחלות נוירודגנרטיביות
|
|
ד"ר דני אופן1, פרופ' אלדד מלמד2
1מנהל המעבדה למדעי הנוירולוגיה, מכון פלסנשטיין, המרכז הרפואי רבין, פתח תקווה; אוניברסיטת תל אביב
2מנהל מחלקת עצבים, המרכז הרפואי רבין, פתח תקווה; אוניברסיטת תל אביב
|
|
|
|
|
מותם של תאי העצב במחלות נוירודגנרטיביות העסיק אותנו במשך מספר שנים במעבדה הנוירולוגית במכון פלסנשטין, מרכז רפואי רבין, אוניברסיטת תל אביב. במחקרנו בדקנו את מנגנוני המוות של הנוירונים, ובעיקר של התאים הדופאמינרגיים במחלת פרקינסון, והיינו בין הראשונים שדיווחו על תהליכים אפופטוטיים במודלים שונים למחלה זו Ziv 1994)). מאחר שידוע היה שבחלק מהתהליכים המובילים למוות הסלקטיבי במצבים אלו מעורבים רדיקלים חופשיים, ניסינו, ובמידה מסוימת אף הצלחנו (בשיתוף עם פרופ\ דפנה אטלס מהאונ\ העברית), לעכב את מות התאים במודלים שונים באמצעות נוגדי חמצון בעלי חדירות גבוהה למוח Stromza-Bahat 2004)).
אולם, אף אם תרופות המבוססות על נוגדי חמצון או ראגנטים אנטי אפופטוטים ספציפים יימצאו בטוחות ויעילות, הן יצטרפו לסוללת התרופות הקיימות כבר עתה למחלת הפרקינסון, שביכולתן להפחית את הסימפטומים או למנוע את המשך הידרדרות המחלה, אולם אינם מביאים לריפוי או רגנרציה. המאמצים שהושקעו בכיוון זה תאמו לתאוריה ששלטה במשך שנים רבות בתחום מדעי העצב שטענה שתאים במוח החל מתקופת העוברות צועדים לעבר מותם, ואין ביכולתו של המוח להמשיך וליצור תאי עצב חדשים. אולם, לפני כעשר שנים חלה בתחום זה מהפכה כפולה. ראשית, נמצא שבאזורים שונים במוח מצויים תאי גזע עצביים שביכולתם להמשיך ולהתרבות ובמצבים מסוימים, כנראה גם כתגובה לנזק מוחי, להתמיין לתאי עצב בוגרים, לנדוד לאזורי נזק, ולהשלים חסרים שנוצרו
Eriksson 1998)).
המהפך השני היה פיתוח טכנולוגיה המאפשרת להפיק תאי גזע עובריים מבלסטוציסט שמקורו מביצית מופרית אנושית Thomson 1998)). יתר על כן, מספר מעבדות אף הראו שתאי הגזע העובריים בתנאים מסוימים יכולים להתמיין לתאים דמויי נוירונים דופאמינרגיים המבטאים חלבונים מתאימים ואף מפרישים דופאמין ((Kim 2002, Ben-Hur 2004. תהליכים אלו שהחלו להתברר בתחילת שנות האלפיים הובילו אותנו למחשבה שייתכן שניתן יהיה להשרות התמיינות גם בתאי גזע בוגרים. אף שלא היה ברור אם ניתן יהיה להשרות התמיינות וכיצד יתפקדו התאים לאחר ההשתלה, הערכנו שלתאים אלו יהיו מספר יתרונות על אלו מן המקור העוברי. האחד, תאים אלו עברו את השלב העוברי ואינם נושאים בחובם את הסכנה ליצירת טרטומות (גידולים ממאירים). נוסף על כך, תאים אלו יוכלו לאפשר השתלה עצמונית ללא צורך בתרופות לדיכוי מערכת החיסון לצורך מניעת השתל התאי. לפיכך, התחלנו לכוון את מאמצינו לבידוד ולריבוי תאי גזע בוגרים מרקמה ממשית שהיא נגישה יחסית. מאחר שרקמת מוח העצם משמשת בהצלחה זה כשלושים שנה לבידוד תאי גזע המטופויטיים ולהשתלות, בעיקר בחולי סרטן הדם, בחרנו להתמקד בה. ידוע שרקמה זו מכילה תאים מסוגים שונים, ביניהם תאי גזע מזנכימליים המשמשים כתאי תמיכה להתפתחות רקמת הדם ותאי מוצא לתאי שומן, עצם וסחוס.
מחקרים שונים הצביעו על כך שלתאים המזנכימליים הללו יכולות הגנה מפני נזק מוחי, כגון: שבץ, טרשת נפוצה או נזק בחוט השדרה. כמו כן, החלו להופיע מספר דיווחים על שיפור יכולת התמיינות מסוימת הן בתרביות והן לאחר השתלה באברים שונים כולל המוח. במעבדתנו התגייסנו לבודד את תאי הגזע המזנכימליים ולנסות להשרות התמיינותם לתאי עצב מסוגים שונים. המחקר הראשון התמקד בהתמיינות לתאים המפרישים דופאמין וזאת כדי להשתילם בעתיד בחולי פרקינסון בהתבסס על הניסיונות שנערכו עם תאים דופאמינרגיים מעוברים בני 20 שבועות Freed 2007)). אכן, לאחר סריקה של תנאי גידול שונים וחומרים הקשורים לתהליכי התמיינות של התאים הדופאמינרגיים בעובר, מצאנו שתאי הגזע המזנכימליים מבטאים סמנים אופייניים לתאים דופאמינרגיים, כולל טירוזין הידרקסילז, האנזים קובע הקצב בייצור הדופאמין. יתר על כן, מצאנו שהתאים, לאחר שלושה ימי התמיינות, מפרישים דופאמין (Kan 2007). בשלב הבא השתלנו את התאים למוח במודל ניסיוני למחלת הפרקינסון, המושרה בחולדות ובעכברים באמצעות הזרקת OHDA-6 למערכת הניגרו-סריאטלית. מצאנו שההשתלה הפחיתה את ההתנהגות הסיבובית של החיות לאחר הזרקת אפומורפין. ממצא זה הצביע על האפשרות שחוסר האיזון שהשרינו בין ההמיספרות צומצם באמצעות השתלת התאים מפרישי הדופאמין.
בחינה היסטולוגית של המוחות, ארבעה חודשים לאחר ההשתלה, הצביעה על נוכחות של תאים מסומנים ממוח העצם ממקור הומני או מעכברים (Offen 2007). גישה משלימה לייצור דופאמין התקבלה במעבדתנו לאחרונה לאחר השתלת הגן a1LMX, באמצעות לנטיווירוס. 1LMX הוא גן קריטי וראשוני בהתפתחות התאים הדופאמינרגיים בגזע המוח העוברי, ואכן ביטוי ביתר שלו בתאי גזע מזנכימליים העלה את רמת הביטוי של טירוזין הידרוקסילאז וגנים רלוונטיים נוספים, כגון: 3PITX ו-EN המצביעים על שלב בוגר יותר של התאים הדופאמינרגיים מסוג 10A. למרות המגבלות הבטיחותיות הקיימות בשימוש בווירוס (מעוקר), יש בתוצאות אלו נדבך נוסף בהוכחת ההיתכנות שניתן באמצעות החדרת גן בודד להשרות תהליכי התמיינות כך שהתאים יבטאו חלבונים ייחודיים לתאים דופאמינרגיים הרלוונטיים למחלת הפרקינסון, כולל יצירה והפרשה משמעותית של דופאמין.
אסטרטגיה מקבילה שננקטה היא שימוש בתאי הגזע המזנכימליים לצורך התמיינות לתאי תמיכה שיספקו גורמי גידול מעודדי צמיחה - Neurotrophic Factors. עבודות רבות, כולל במעבדתנו, הראו שחלבונים אלו חשובים לחיוניות של תאי העצב, למניעת מוות אפופטוטי ואף ליצירת שלוחות עצביות חדשות. מאחר שהיצרנים הגדולים ביותר של גורמי הגידול הם האסטרוציטים, בחרנו להתמקד בתאים אלו. לאחר סריקה רחבה פיתחנו פרוטוקול לפיו לאחר שישה ימים של הדגרה במצעי גידול שונים התאים מפרישים כמות משמעותית ביותר של מספר גורמי גידול כולל GDNF, BDNF, VEGF ,IGF-1. כמו כן, הראו התאים יכולות שונות התואמות פעילות של תאים אסטרוציטריים, כגון: ביטוי של אנטיגנים ייחודיים וקליטה של גלוטמט מהמדיום. השתלה מוחית של התאים הללו במודל הניסיוני למחלת הפרקינסון בעכברים ובחולדות הביאה לשיפור התנהגותי משמעותי עם הפחתת הסיבובים לאחר מתן אמפטמין ובעלייה של מספר הטרמינליים הדופאמינרגיים בסטריאטום.
.jpg)
הייצור וההפרשה של גורמי הצמיחה החיוניים לתאי העצב בתאי גזע שמקורם בתאי גזע הומניים בוגרים העלתה את האפשרות שתאים אלו ישמשו להשתלה עצמית, לא רק בחולי הפרקינסון אלא במחלות נוירודגנרטיביות נוספות. ידוע שגורמי צמיחה אלו מעורבים הן בפתולוגיה והן ביכולת הרגנרציה של מחלות, כגון: ALS, הנטיגטון, טרשת נפוצה, חבלה בחוט השדרה ועוד. ניסיונות ראשוניים שנעשו במעבדה אכן הראו שלתאים פוטנציאל נוירופרוטקטיבי כללי כך שקיים מניע חזק להמשך מחקר בתחומים אלו.
לאחר גילויים אלו, פנינו במהלך שנת 2004 לרשויות האוניברסיטה כדי להסדיר את שמירת זכויות הקניין הרוחני, גורם הכרחי לשילוב גופים כלכליים שיוכלו לשאת בנטל העצום של עלויות הפיתוח. האוניברסיטה, באמצעות חברת "רמות" נרתמה למשימה, הסדירה את נושא הקניין הרוחני, והייתה מעורבת בהקמת חברה ציבורית בשם Brainstorm. בשנת 2007 נרכשה החברה על ידי איש העסקים חיים ליבוביץ\, שהשקיע בחברה 5 מיליון דולר כדי להשלים את המחקר הפרה-קליני ולהתחיל בתהליך הרגולציה.
.jpg)
המעבר מהמעבדה לחברת ביוטכנולוגיה מצריך ידע, ניסיון וחשיבה שונים מאלו שהורגלנו עליהם במחקר הבסיסי. בתעשייה קיימים דגשים אחרים, סטנדרטיים מאוד ומחמירים של רישום ובדיקות קפדניות. לעזרתנו עמד פרופ\ אבינועם כדורי שפרש מחברת סרונו בשווייץ עם ניסיון של שנים רבות בפיתוח ביוטכנולוגי. העובדה שלחברה הצטרפו סטודנטים שעסקו בפיתוח התאים במעבדה באוניברסיטה, ובהם יוסף לוי ומירב בהט-סטרומזה, אפשרה המשך חלק יחסית של תהליכי הפיתוח. החברה ממוקמת עתה בפתח תקווה וכוללת מעבדות חדישות ובית חיות לניסויים בבע"ח. מנכ"ל החברה הוא מר רמי אפרתי ובחברה מועסקים
כ-20 איש, יותר ממחציתם בעלי רקע מחקרי. התעשייה הביוטכנולוגית מתאפיינת, מחד גיסא, בפיתוח ארוך טווח (פיתוח תרופה עורך כעשר שנים), ומאידך גיסא, בשינויים מהירים כתוצאה מהכנסת טכנולוגיות חדשניות. תחום תאי הגזע מצוי בתנופה גדולה, ואנו מקווים שמאמצינו יתרמו למאמץ העולמי להביא מזור לחולים באמצעות טכנולוגיות אלו.
References
1. Ziv, et al. Dopamine induces apoptosis like cell death in cultured sympathetic neurons: a possible novel pathogenic mechanism in Parkinson\s disease. Neurosc Lett 1994;170:136
2. Bahat-Stroomza, et al. A novel thiol antioxidant that crosses the blood brain barrier protects dopaminergic neurons in experimental models of Parkison’s disease. Eur J Neurosci 2005;21:6370
3. Offen, et al. Intrastriatal transplantation of mouse bone marrow-derived stem cells improves motor behavior in a mouse model of Parkinson\s disease. J Neural Trans 2007;72:133
4. Kan, et al. Dopaminergic differentiation of human mesenchymal stem cells
- utilization of bioassay for tyrosine hydroxylase expression. Neurosci Letters 2007;419:28
5. Kim, et al. Dopamine neurons derived from embryonic stem cells function in an animal model of Parkinson\s disease. Nature 2002;418:50
6. Ben-Hur, et al. Transplantation of human embryonic stem cell-derived neural progenitors improves behavioral deficit in Parkinsonian rats. Stem Cells 2004;22:1246
7. Thomson, et al. Embryonic stem cell lines derived from human blastocysts. Science 1998;282:1145
8. Eriksson, et al. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat Med 1998;4:1207
|
|
|
|
|
|
LeftSide
|