איך בעל החיים הזה מגדל מחדש איברים? והאם זה יעזור לבני האדם?

באגמים העכורים סביב מקסיקו סיטי, דו-חיים מסקרן משגשג בין שכניו התוקפניים והקניבליים. האקסולוטל, יצור שחי תחת איום מתמיד של איבוד גפיים מנשיכות שכניו, ניחן ביכולת מדהימה: הוא יכול להצמיח מחדש גפיים שאבדו, באופן מתפקד לחלוטין, תוך שמונה שבועות בלבד.

במשך שנים, מדענים התפעלו מהאופן שבו גופו של האקסולוטל יודע בדיוק מה לחדש והיכן. כדי לבנות מחדש את המבנה הנכון במקום הנכון, על חלקי הגוף המתחדשים "לדעת" את מיקומם בתוך גוף בעל החיים. כעת, מחקר פורץ דרך החל לפענח תעלומה זו.

אלי טנקה וצוותה במכון לביוטכנולוגיה מולקולרית של האקדמיה האוסטרית למדעים (IMBA) פיצחו את המנגנון שמסביר לתאי האקסולוטל היכן הם ממוקמים, ומעניק לחלקי הגוף את זהותם הייחודית. המחקר, שפורסם בכתב העת Nature, חושף כיצד תאי האקסולוטל "זוכרים" את מיקומם.

בעת פציעה, תאי האקסולוטל מפעילים אות המשודר בצד אחד של הגפה, המורה לתאים לחדש מבנים המתאימים למיקומם. כאשר ההתחדשות מתחילה, תאי גזע בצד הקדמי של הגפה מבטאים יוצרים חומר מסוג אחד, ותאי הגזע בצד האחורי יוצרים חומר מסוג שונה. אותות אלה מחזקים זה את זה, ומנחים את התאים לגדול ולעצב את הגפה החדשה בצורה נכונה.

"מה שלא ידענו היה אילו אותות מבטיחים ששני החומרים ייוצרו בשני צדי הגפה במהלך ההתחדשות - המנגנון הראשי שעומד בבסיס המידע המיקומי", מסביר לאו אוצוקי, המחבר הראשון של המחקר.

פענוח המנגנון לא היה פשוט. לאקסולוטלים יש גנומים גדולים ומורכבים מאוד, והכלים הגנטיים הנפוצים באורגניזמים אחרים למחקר לעתים קרובות אינם רלוונטיים.

הצוות גילה מאות גורמים שהיו שונים בין החצאים הקדמי והאחורי של גפת האקסולוטל - עוד לפני שהתרחשה פציעה כלשהי. גן אחד, במיוחד, בלט: Hand2. גן זה מתבטא רק בצד האחורי של הגפה, ולא כלל בחצי הקדמי. "Hand2 משך את תשומת לבנו כי הוא מתבטא במקום הנכון כדי לפעול כרמז מיקומי", אומר אוצוקי.

ניסויים נוספים אישרו כי ל-Hand2 יש תפקיד מכריע בהפעלת ייצור החומר לאחר פציעה.

"גילינו מודל גמיש יותר של התחדשות ממה שציפינו, וזה באמת מרגש", מציין אוצוקי. "המודל שלנו חזה שנוכל להחליף תאים קדמיים לאחוריים" הוא ציין. החוקרים השתילו תאים מצד האגודל של האקסולוטל לצד הזרת. באופן מפתיע, תאי האגודל הללו החלו להתנהג כמו תאי הזרת. "הצלחנו לתכנת מחדש תאים מהחלק הקדמי ולשנות את זהותם", מסביר אוצוקי. "היכולת להמיר תאים שנשארו לאחר פציעה ולשנות את תפקודם היא קריטית ליישומים בטיפולים רגנרטיביים".