חוקרים גילו שתאי אדם מעבירים חלקים מה-DNA מאחד לשני, דרך ננו צינוריות.
מעבר של DNA בין תאים של חיידקים תועד כבר לפני עשרות שנים. התהליך הזה נקרא מעבר גֵנים אופקי (Horizontal Gene Transfer), כדי להבדילו ממעבר גֵנים אנכי, מהורה לצאצאים. מעבר גֵנים אופקי הוא אחת הדרכים שבהן חיידקים רוכשים תכונות חדשות, בהן עמידות לאנטיביוטיקה. השיטה הזו נחשבה ייחודית לחיידקים, אולם מחקר חדש, שפורסם בכתב העת Cell, מצא שגם תאי אדם יכולים לשתף ביניהם פיסות DNA גדולות, שמקנות לתאים שמקבלים אותן תכונות חדשות.
בשני העשורים האחרונים התגלה שתאי יונקים יודעים לשתף ביניהן מרכיבים רבים של התא. באמצעות בועיות קטנות שמוקפות בקרום שומני ומופרשות מהתאים, או באמצעות ננו-צינוריות שמחברות בין שני תאים, תועד מעבר של תרופות, חלבונים, RNA ואפילו אברונים שלמים, כגון המיטוכונדריה או הליזוזום. אך ה-DNA נמצא בגרעין התא, שהוא האברון הגדול ביותר בתא, ולכן ההנחה הייתה שלא מתבצע מעבר של DNA בין תאים. במעבדה של פיטר ליי (Ly) במרכז הרפואי באוניברסיטת טקסס גילו החוקרים איך התאים מתגברים על המכשול הזה: בעזרת מיקרו-גרעינים.
גם תאי אדם יכולים לשתף ביניהם פיסות DNA גדולות, שמקנות לתאים שמקבלים אותן תכונות חדשות. מעבר של DNA (באדום) מתא לתא בסרטון מהמחקר, Maurais E et al. 2026
מיקרו-גרעינים הם למעשה פיסות DNA שאורכן מיליוני אותיות ואפילו כרומוזומים שלמים, שבגלל תקלה לא נארזות יחד עם שאר ה-DNA בגרעין התא, אלא נמצאות בנוזל התוך-תאי ומוקפות בקרום משל עצמן. מיקרו-גרעינים נוצרים לעיתים בתאים שבהם נגרם נזק ל-DNA, למשל בגלל תקלה בחלוקת התא, נזקי קרינה או חוסר יציבות של הגנום בגלל בעיות במנגנוני תיקון או בקרה. הם נפוצים מאוד בתאים שעברו התמרה סרטנית.
החוקרים גידלו תאי סרטן שמקורם בבני אדם, והשתמשו בצבענים על מנת לצבוע את הגרעין שלהם, למשל את התאים ה”תורמים” בירוק ואת ה”מקבלים” באדום, וכך לעקוב אחריהם במיקרוסקופ. כאשר הם גרמו לנזק לתאים התורמים באמצעות תרופות שפוגעות בחלוקת התא, קרינה ואמצעים אחרים, נוצרו מיקרו-גרעינים, והחוקרים ראו במיקרוסקופ מעבר של מיקרו-גרעינים ירוקים לעבר התאים עם הגרעינים האדומים דרך ננו-צינוריות שהם מייצרים. בחלק מהמקרים המיקרו-גרעינים הירוקים נותרו בנוזל-התוך תאי, ובאחרים הם השתלבו בתוך גרעין התא האדום. קצב מעבר המיקרו-גרעינים היה איטי מאוד, בין שעה לשלוש שעות, לעומת מעבר של RNA שמתרחש תוך דקות ספורות – עדות לכך שמדובר במנגנון הובלה שונה. החוקרים מצאו שהתופעה לא ייחודית רק לתאי סרטן אלא גם לתאים לא סרטניים, כגון תאי גזע.
החוקרים ראו במיקרוסקופ מעבר של מיקרו-גרעינים ירוקים לעבר התאים עם הגרעינים האדומים דרך ננו-צינוריות שהם מייצרים. סרטון מהמחקר, Maurais E et al. 2026
רק אחוזים בודדים מהתאים המקבלים באמת קיבלו מיקרו-גרעינים, אולם אלו שקיבלו אותם רכשו בעקבות זאת תכונות חדשות. החוקרים יצרו תאים “תורמים” של גבר שבהם כרומוזום Y נשלח למיקרו-גרעינים, והנדסו לתוך הכרומוזום גן שמקנה עמידות לתרופה. הם גידלו את התאים הללו, המסומנים בירוק, עם תאים נקביים מסומנים באדום. החוקרים מצאו שתאים אדומים שקיבלו את המיקרו-גרעין עם כרומוזום Y הפכו עמידים לתרופה: טיפול ארוך בתרופה גרם למוות של תאים אדומים שלא קיבלו את המיקרו-גרעין, בעוד התאים שכן קיבלו אותו שרדו. החוקרים מצאו שגם גֵנים נוספים שמקורם בכרומוזום Y התבטאו בתאים הנקביים הללו.
למחקר עשויה להיות חשיבות רבה בחקר הסרטן. תאי סרטן ידועים בחוסר יציבות גנטית ויצירת מיקרו-גרעינים. בנוסף, ידוע זה זמן רב שבתוך גידול סרטני ישנו מגוון גנטי רחב ותאים עם שלל תכונות, כולל עמידות לתרופות. ליכולת להעביר גֵנים בין תא סרטני אחד למשנהו יכולה להיות משמעות בעמידות של סרטן לטיפולים. נוסף על כך, ייתכנו מצבים שבהם תאים סרטניים יעבירו תכונות סרטניות לתאים שכנים, וכך יהפכו אותם לתאים תומכי סרטן, או אפילו לתאים סרטניים בעצמם. לבסוף, כיוון שהמיקרו-גרעינים מכילים לא רק את ה-DNA אלא גם את כל מנגנון הבקרה על אותם גֵנים, ייתכנו מצבים שבהם תאים מרקמה אחת יקבלו DNA מתאים מרקמה אחרת, שמפעיל גֵנים שעלולים להפריע לפעילות התקינה של התאים המקבלים.
מאת: דר' גל חיימוביץ'
באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/
