המידע הרב שהצטבר בנושא תהליכים המטולוגיים נאסף למרות הקושי בעבודה עם תאי גזע ותאי אב במעבדה והנטיה שלהם להתמיין. המתודולוגיות העיקריות ששימשו להתגבר על הקושי הן שיטות Transgenic/Knock-out בחיות מעבדה ושימוש בתאי גזע עובריים שמקורם בעכברים, מאחר שמאפשרים לחקור את התפתחות הרקמה ההמטופויאטית.

למרות שנערכו מחקרים מוצלחים רבים במודלי בע”ח לחקר התפתחות התא ההמטופויאטי, הבדל בין בעלי חוליות ירודים ובני אדם הותיר מספר פערים בהבנת הנושא. אין ספק שחקר תהליך המטופויאזיס, בעיקר בשלבים המוקדמים ביותר, עשוי להביא למהפכה מדעית.

בסקירה חדשה מציגים את הפוטנציאל של תאי גזע עובריים (human embryonic stem hES) במודל של תהליכים הומניים במעבדה עם דגש על אתרי מטרה במחלות שונות.

ב-50 השנים האחרונות נערכו מחקרים רבים בנושא תאי גזע פלוריפוטנטים, היכולים להתמיין לתאי אב של כל אחת משלוש שכבות העובר (אקטודרם, אנדודרם ומזודרם). המחקרים נשאו פרי הודות לשנים רבות של עבודה המכוות ליצירת מערכת קפדנית לבדיקת השורה ההמטופויאטית. זנים של עכברים ובע”ח אחרים עם אנומליות המטופויאטית ספונטנית איפשרו בעבר מחקר אונטוגנזה של תאים המטופויאטים ביונקים, מתחת למיקרוסקופ ובצורה שאיפשרה ניתוח ביוכימי. המחקרים המעבדתיים בבע”ח עם שינויים מוגדרים בגנים בעלי פעילות המטופויאטית הרחיבו את תחום המחקר ההמטולוגי עוד יותר.

מחקרים בעכברים ומכרסמים סייעו רבות בהבנת הדם והקשר בין הגנים ותאי דם.

דוגמא אחת היא הבנת הביולוגיה של  MHC I (Major Histocompatibility Class) ו-Beta2-Microglobulin (β2M) והקשר עם חסר תאי CD4-8. כמו גם איבוד Gata-1 והשפעתו על הפנוטיפ של אריתרוציטים. דוגמא נוספת היא זיהוי השינויים הגנטיים במחלת VHL (von Hippel-Lindau) בשיטת Knock-in של המוטאציה ל-VHL הצליחו החוקרים ללמוד על השפעות שינויים גנטיים על המחלה.

למרות שמחקרים בעכברים אחראיים לחלק הארי של הידע הקיים כיום בנושא התפתחות תאי הדם ביונקים, עדיין נותרים פערים מסוימים. אין עוררין באשר לחשיבות היכולת לחקור את השפעות מוטאציות ספציפיות על התפתחות מחלות דם באדם. מסיבה זו, מערכת הומנית מעבדתית הדומה לתאי גזע עובריים מעכברים תהווה כלי מחקרי חזק בנושא המטופויאזיס.

שורות תאים נצחיות הן מקור אמין וזמין למחקרים מעבדתיים ספציפיים לאדם. עם זאת, הם טובים יותר לניתוח ביולוגיה של התאים מאשר התפתחות ביולוגית משתי סיבות לפחות. האחת, תהליך הטרנספורמציה, בין אם מתבצע בגוף כחלק ממאירות לפני הבידוד או לאחריו באמצעות אפקטורים כמו  EBV, SV40 או אחרים, כופה על התא את הביולוגיה הייחודית שלו וגורם לחוסר-ודאות קבוע כאשר באים לאפיין את התהליכים בתא. שנית, מחקר באמצעות תאים ממוינים, אפילו מעובר, רלוונטי רק לתהליכים ביולוגים המתרחשים לאחר התפתחות התא הספציפי. מערכת מעבדתית שתוכל לענות על שאלות הקשורות בהתפתחות הרקמה דורשת שורת תאים פרימטיביים, לא-ממוינים, שיכולים להתמיין לרקמה הנבדקת.

בשנת 1998, עם התיאור הראשון של תאי גזע הומניים, מחקרים כאלו באדם הפכו לאפשריים.

תאים עובריים המבודדים לפני ההשרשה של הבלסטוציסט כ-5-7 ימים לאחר הפריית IVF, יכולים להתמיין לאחת משלוש השכבות העובריות. קיימים פרסומים שונים על המתודולוגיות להתפתחות תאי גזע לרקמה ספציפית, כולל מיוציטים בשריר הלב, תאי אב נוירונליים ורקמה המטפויאטית.

למרות הצורך בפיתוח טכנולוגיות בסיסיות לאפשר את המניפולציות בהם, תאי גזע כבר הוכחו כשימושיים מאוד במחקר המטופויאזיס.

מחקרים בתאי גזע עובריים עשויים להיות חשובים בעיקר במחקר המכוון להבנת מחלות גנטיות של מערכת הדם.

מודלים בעכברים לא הצליחו לשפוך מספיק אור על מחלות בבני אדם. אמנם זוהו מספר הפרעות המטולוגיות דומות, אך העובדה היא שעכברים אינם מבטאים מחלות שיאפשרו מחקר מעמיק יותר באמצעות מודלים ספציפיים של תאים עובריים.

קיימים 3 מסלולים אפשריים לאיסוף תאי גזע עובריים למחקר מחלות המטופויאטיות.

האחת, זיהוי עוברים באמצעות PGD (Preimplantation Genetic Diagnosis), מודיפיקציה של שורות תאי גזע עובריים באמצעות מניפולציות גנטיות, או יצירה מרקמות חולים באמצעות NT (Nuclear Transfer), שהמוכרת מכולם היא ללא ספק “דולי”, היונק הראשון ששועתק באמצעות NT והיתרון הגדול ביותר של שיטה זו הוא ללא ספק יצירת תאים פלוריפוטנטים המתאימים מבחינה אימונולוגית לחולים (ראוי לציין שלאחרונה הוטל ספק במחקרים מסוימים של תאי גזע עובריים בשיטת NT).

לעיתים קרובות נשמעת הביקורת לפיה טיפולים בתאי גזע מבוגרים הצילו רבים, בעוד שטיפולים מתאי גזע עובריים לא הצילו איש. בהתחשב בעובדה שתחום המחקר בתאי גזע עובריים הוא בן 8 שנים בלבד, בעוד שהשתלות מח עצם מוכרות מזה מספר עשורים, מדובר בביקורת לא הוגנת. יתרה מזאת, למרות שאין עוררין באשר לעובדה שמח עצם, תאי גזע מדם פריפרי ותאי גזע מחבל הטבורי, שיפרו את חייהם של רבים, שיטות נוספות נבדקות בכדי להגביר את יעילותם.

מבדיקה מעמיקה יותר של ההצלחות עולה כי השתלת מח עצם לטיפול בממאירות מכניסה חלק מהחולים לרמיסיה, אך אחרים יסבלו מהישנות של הממאירות או מכשלון השתל. רבים אחרים ימשיכו לגווע בזמן שממתינים להשתלה לאור חסר תורם בעל HLA מתאים. כשני שליש מהחולים שעשויים להרוויח מהשתלת מח עצם, תאי גזע מדם היקפי או מחבל טבור, לא ימצאו תורם מתאים.

יתרה מזאת, למרות שהשתלת מח עצם אלוגנית השתפרה מאוד עם השנים, שיעורי ההישרדות בעקבות תרומה מאדם שאינו קרוב משפח נותרו נמוכים במרבית המחלות ההמטולוגיות. התחלואה הלא-ממאירה, כולל קטרקט, הפרעות בתפקודי תיירואיד ואוסטופורוזיס נותרו משמעותיים, בעיקר עם שיפור סיכויי ההישרדות לטווח ארוך.

לאור העובדה שלחולים רבים אין אחים מתאימים וכן בשל טלורנס גדול יותר לאי-התאמה ב-HLA, דם טבורי בעל התאמה חלקית ב-HLA משמש יותר ויותר כמקור השתלה חשוב וכן מצע חשוב להבנת המנגנונים הבסיסיים למחלה.

מחקר עוקבה שפורסם לאחרונה הראה כי שיעורי ההישרדות ל-10 שנים לאחר השתלה אוטולוגית עמדו על 68.8%. למרות שיש להתייחס למספרים הללו בזהירות מאחר שכוללים נתונים מאבחנות שונות, משטרי טיפול שונים ושיטות שונות לאיסוף תאי גזע, אך הם עדיין מצביעים על העדיפות הברורוה של השתלה בעלת התאמה גנטית בהשוואה להשתלה אלוגנית או אף השתלה מאח עם התאמה ב-HLA. לאור הנתונים הללו בלבד, יכולת לייצר רקמה המטופויאטית התואמת מבחינה גנטית כטיפול השתלה עשויה להוריד את התחלואה בעקבות תהליך ההשתלה, וכך תהפוך את הפרוצדורה לטיפול שגרתי במחלות גנטיות כמו אנמיה חרמשית, מחלות שלרוב נחשבות כבלתי מתאימות להשתלה לאור הסיכון הגבוה להתפתחות Acute Graft versus Host Disease.

בצורה זו, מחלות כמו אנמיה חרמשית ותלסמיה יהיו הראשונות שינצלו אפשרויות טיפול אלו.

לטיפול במחלות של מח עצם, ממאירויות או אחרות, השימוש ב-NT לייצור תאי גזע עובריים הומניים תואמים עשוי לשפר את התוצאות, את מדדי איכות החיים במושתלים ואת שיעורי ההישרדות לטווח ארוך.

הזמינות לאחרונה של תאי גזע עובריים הומניים והיתרונות הרבים במחקר הודות לתאים אלו כבר מצביעים על הכיוון העתידי לפיו תאים יהפכו לחשובים יותר ויותר ברפואה. בנוסף, אפשרויות חדשות הודות לטיפולי hES שיביאו להתפתחות תקינה ולא-תקינה מספקים הבטחה גדולה בנושא המחקר הביו-רפואי.

National Research Council פירסמו לאחרונה קווי הנחיה לביצוע מחקרים בתאי גזע עובריים הומניים. אין ספק שקיימים מכשולים אותם יש לעבור במהלך הדרך, כולל הסיכון לזיהום התאים ע”י תוצרי בע”ח המשמשים בתרבית הרקמה כן הנטיה לפתח פגמים כרומוזומליים. כמו כן מצפים לשיכלול במגוון תאי הגזע העובריים ההומננים המשמשים ברחבי העולם ככל שייעשה ברור יותר ויותר שלשורות תאים מסוימות אפיניות גדולה יותר למחקר מאחרות.

האתגר המדעי הגדול ביותר נותר בתחום הגדרת המסלולים התורמים לספציפיות ובידוד האיכלוס מחדש בטווח הארוך. מעבודות בעכברים נראה כי המטרה אינה בלתי-הגיונית.

הערת עורך:

50 שנות מחקר על תאי גזע ראשוניים.

תאי גזע טרום עובריים מהווים אתגר מחקרי וטיפולי אדיר מאחר וכבר משנת 1954 פירסמו Sevens & Little את התצפית הראשונה על היכולת של התאים הללו להתפתח לכיוון שלושת שכבות הנבט העובריים.  מקור התאים הללו משלב הבלסטוציסט לאחר ההפריה בין תא הביצית ותא הזרע.

בשנים האחרונות פורסמו מחקרים פרה-קליניים על יכולת ההתמיינות של תאי הגזע הטרום עובריים לרקמות שונות. ההוכחות המוצקות יותר הן בכיוון של המערכת ההמטופויאטית דהיינו, יצירת תאי מערכת הדם על ידי רקמת מח עצם המתפתחת מתאי הגזע הטרום עובריים. יכולת השיקום ההמטולוגי הוכחה במודלים של עכברים מוקרנים אשר הושתלו עם תאי גזע טרום עובריים. לכן, אין ספק שהיישום הראשוני העתידי עשוי להיות במחלות המטולוגיות.

השאלה המרכזית העתידית היא כיצד תאי גזע טרום עובריים אלו יוכלו לרפא מחלות חשוכות מרפא באדם, ומה יהיה המקור האולטימטיבי לתאים אלו.

קיימות שלוש אפשרויות להפקת תאי גזע טרום עובריים:

בעקבות הפרייה מלאכותית, בחירה של תאים זהים מבחינה גנטית באמצעות איבחון טרום השרשה.

שימוש בשורות תאים משובטות קיימות אשר יעברו שינוי גנטי לצורך התאמתם לחולה.   

יצירה של תאים באמצעות העברת גרעין תאי מהחולה והפרייתו עם ביצית אקראית.

יש צורך לחקור את הדרך המתאימה ביותר להפקת תאי הגזע הטרום עובריים, לצורך פיתוח תבניות טיפול חדשניות למחלות המטולוגיות קשות. מחקרים רבים הן בחיות והן בתנאי מעבדה סוללים דרך זו במהירות.