הזדקנות זהו תהליך מורכב ורב-גוני, הכולל שינויים רבים ברמות המולקולרית, התאית, הרקמתית והאיברים.
כתוצאה מכך, תאים מבוגרים מאבדים את יכולתם לתפקד בצורה מיטבית, מה שמוביל לירידה בתפקוד הגוף ולעלייה בשכיחות מחלות.

תכנות מחדש היא גישה טיפולית חדשנית שמטרתה להפוך את תהליך ההזדקנות על ידי החזרת תאים מבוגרים למצב צעיר יותר.
גישה זו מבוססת על ביטוי מחדש של גורמי Yamanaka,
קבוצת גנים שתפקידם מרכזי בהפיכת תאים סומטיים לתאי iPS (תאי גזע פלוריפוטנטי מושרה).

תכנות מחדש חלקי היא גרסה חדשה ומתפתחת של גישה זו.
בניגוד לתכנות מחדש מלא, המביא להפיכת תאים סומטיים לתאי iPS,
תכנות מחדש חלקי גורם לשינויים מוגדרים יותר בתא, תוך שמירה על זהותו.
גישה זו עשויה להיות יעילה ובטוחה יותר, ופותחת אפשרויות חדשות לטיפול בהזדקנות ומחלות הקשורות לגיל.

מחקר חדשני שפורסם לאחרונה בכתב העת eLife מדגים את הפוטנציאל הרב של תכנות מחדש חלקי.
צוות חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי, בהובלתם של ויין מיטשל, לודגר גומינה, אלכסנדר טישקובסקי וצוותם,
בחן את ההשפעות של תכנות מחדש חלקי על תאים מבוגרים.

מחקר זה השתמש במגוון שיטות מתקדמות כדי לבחון את ההשפעות של תכנות מחדש חלקי על תאים מבוגרים:

1. תכנות מחדש חלקי:

• החוקרים השתמשו בקוקטייל של תרכובות קטנות ידועות, שתוכננו במיוחד כדי לעורר תכנות מחדש חלקי.
• תרכובות אלו גורמות לביטוי זמני של גורמי Yamanaka, קבוצת גנים שתפקידם מרכזי בהפיכת תאים סומטיים לתאי iPS.
• ביטוי זמני זה מאפשר השגת שינויים רצויים בתא, תוך הימנעות מהפיכתו לתא iPS באופן מלא.

2. פיברובלסטים:

• המחקר התמקד בפיברובלסטים, תאים הנמצאים ברקמות חיבור.
• תאים אלו נבחרו מכיוון שהם קלים יחסית לגידול במעבדה וניתן להפיק מהם תוצאות מדויקות.
• יתרון נוסף הוא שפיברובלסטים רלוונטיים למגוון מחלות הקשורות לגיל.

3. אנליזות מולקולריות מקיפות:

• לאחר ביצוע תכנות מחדש חלקי, החוקרים ניתחו את התאים ברמות שונות:
  • RNA-seq: ניתוח רצפי ה-RNA של התאים, המאפשר זיהוי שינויים בביטוי גנים.
  • ChIP-seq: ניתוח מיקום קשירת גורמי שעתוק ל-DNA, המאפשר הבנת מנגנוני השליטה בביטוי גנים.
  • Proteomics: ניתוח חלבונים, המאפשר זיהוי שינויים ברמות ובתפקוד של חלבונים.

4. מדדים נוספים:

• בנוסף לאנליזות המולקולריות, נמדדו גם מדדים פונקציונליים, כגון:
  • נשימה תאית: מדד לתפקוד המיטוכונדריה, אברונים תאיים החיוניים לייצור אנרגיה.
  • פוטנציאל הממברנה המיטוכונדריאלית: מדד נוסף לתפקוד המיטוכונדריה.

5. השוואה בין תאים צעירים ומבוגרים:

• המחקר כלל השוואה בין תוצאות שהתקבלו מתאים צעירים ותאים מבוגרים שעברו תכנות חלקי מחדש.
• השוואה זו אפשרה להעריך את יעילות הטיפול בהשבת תפקוד תקין לתאים מבוגרים.

יתרונות שיטות המחקר:

• שימוש בטכנולוגיות חדישות ומדויקות.
• ניתוח מעמיק ברמות שונות, מהגנום ועד לחלבונים.
• בחינה של מדדים פונקציונליים.
• השוואה בין תאים צעירים ומבוגרים.

תוצאות המחקר:

הטיפול בתכנות מחדש חלקי גרם לשינויים משמעותיים במגוון מדדים, הן ברמת התעתיק והן ברמת החלבון:

1. שינויים ברמת התעתיק:

• ניתוח RNA-seq הראה שינויים בביטוי של אלפי גנים.
• השינויים העיקריים היו קשורים לעלייה בביטוי של גנים הקשורים לתהליכים מטבוליים, ובעיקר אלו הקשורים למיטוכונדריה.

2. שינויים ברמת החלבון:

• ניתוח Proteomics הראה שינויים ברמות ובתפקוד של מאות חלבונים.
• שוב, השינויים העיקריים היו קשורים לעלייה בפעילות של חלבונים המעורבים בתהליכים מטבוליים מיטוכונדריאליים.

3. השפעות פונקציונליות:

• תכנות מחדש חלקי גרם לשיפור משמעותי בתפקוד התאי, כפי שנמצא בשינויים בנשימה תאית ובפוטנציאל הממברנה המיטוכונדריאלית.
• כתוצאה מכך, הגיל הביולוגי של התאים המיושנים הופחת משמעותית.

4. השוואה בין תאים צעירים ומבוגרים:

• תכנות מחדש חלקי היה יעיל יותר בתאים מבוגרים בהשוואה לתאים צעירים.
• תוצאה זו מצביעה על כך שהטיפול עשוי להיות יעיל יותר בהאטת תהליך ההזדקנות מאשר בהשבת תפקוד תקין לתאים צעירים.

מסקנות:

מחקר זה מדגים את הפוטנציאל הרב של תכנות מחדש חלקי כטיפול חדשני להזדקנות.
גישות אלו עשויות להוביל לפיתוח תרופות חדשות וטיפולים יעילים יותר למגוון מחלות הקשורות לגיל, כגון מחלות לב וכלי דם, אלצהיימר וסרטן.

.
הפניות:
https://elifesciences.org/articles/90579