מחקר פורץ דרך בטכניון: תובנות חדשות על האבולוציה של מערכת החיסון

מאמר חדש שפרסמו חוקרי הטכניון במגזין המדעי היוקרתי Nature, חושף תובנות חדשות על האבולוציה המתמדת של מערכת החיסון. הממצאים מצביעים על כך שמערכת החיסון מתאפיינת במודולריות ובגמישות, תכונות שמאפשרות לה להסתגל במהירות לשינויים בסביבה.

המחקר, שהתבצע על ידי פרופ' שי שן-אור, ד"ר טניה דובוביק והפוסט-דוקטורנט ד"ר מרטין לוקצ'ישין מהפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט, כלל סריקת הגנום של 60 בעלי חוליות שונים שחיו בטווח זמן של 600 מיליון שנה. המחקר בוצע בשיתוף עם הקריה הרפואית לבריאות האדם רמב"ם ואוניברסיטת קרנגי מלון.

מערכת חיסון דינמית ומסתגלת

מערכת החיסון היא מערכת מורכבת שמגינה על האורגניזם מפני נגיפים, זיהומים וגורמים עוינים אחרים. היא בנויה מתאי חיסון מסוגים שונים, שלכל אחד מהם תפקידים ייעודיים משלו. תאים אלה פועלים יחד כדי לספק את ההגנה הדרושה לגוף. המערכת מתאפיינת בשונות גנטית גבוהה, במיוחד ביונקים ובציפורים, מה שמאפשר לה להגיב במהירות לשינויים בסביבה. מערכת החיסון מאופיינת בשונות גבוהה בין פרטים, ולכן נהוג לחקור אותה בחיות מעבדה הנמצאות בסביבה נקייה ונטולת נגיפים וחיידקים – תנאי גידול שמובילים במתכוון לכך שהפרופיל הגנטי של העכברים השונים אחיד. חוקרי הטכניון השתמשו במודל ייחודי של עכברים ששונותם הגנטית גבוהה כך שהיא מדמה את השונות הקיימת בין בני אדם. באמצעות מודל זה מדדו החוקרים את השונות החיסונית בין העכברים השונים ואיתרו את הגנים השולטים בשכיחותו של כל סוג תא.

תגליות מרתקות על השפעות בין-תאיות

במאמרם, מציגים החוקרים גילוי דרמטי: סדרה של גנים המשפיעים על תאים שאותם גנים אינם מבוטאים בהם. לדברי החוקרים, שכיחות המוטציות הגבוהה של גנים אלו יוצרת "מרחב התפתחותי" שמאפשר יצירת שונות בין-תאית גבוהה החיונית להתאמת האורגניזם לסביבה. פרופ' שי שן-אור מסביר כי "יכולתה של מערכת החיסון להשתנות ולפתח יכולות חדשות תלויה באינטראקציה בין סוגי תאים שונים יותר מאשר באינטראקציה בין תאים מאותו סוג".

תמיכה ותחזיות למחקרים עתידיים

המחקר נתמך על ידי קרן המדע הישראלית (ISF), קרן אפלבאום, קרן מילגרום, קרן המחקר ע"ש קולק, מרכז ברוך ורות רפפורט לחקר הסרטן בטכניון ומלגת אלי קאופמן. להערכת החוקרים, מחקרי המשך יעמיקו את ההבנה של המנגנונים שמאחורי תגובות חיסוניות ויסייעו בפיתוח פתרונות ביומימטיים, כמו מערכות מלאכותיות מורכבות המבוססות על השפעות גומלין בין יחידות פונקציונליות, בדומה למערכת החיסון.

פרופ' שי שן-אור, העומד בראש המחקר, הוא חבר סגל בפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט, ראש המעבדה לאימונולוגיה מערכתית ורפואה מותאמת אישית, מדען ראשי ומייסד שותף בחברת סייטוריזן, ראש Tech-AI.BioMed (הזרוע הרפואית של המרכז לבינה מלאכותית בטכניון) וראש מכון זימין בטכניון.

מחקר זה מדגים את החשיבות של הבנת המנגנונים האבולוציוניים של מערכת החיסון, ומספק תובנות חשובות על האופן שבו מערכות מורכבות יכולות להסתגל לשינויים בסביבה. החוקרים מצפים שמחקרי המשך יתרמו לפיתוח טכנולוגיות חדשות ולשיפור ההתמודדות עם מחלות וזיהומים.