ריחוף נגד סרטן

"זה צעד קטן לאדם, זינוק ענקי לאנושות" – מילותיו אלה של ניל ארמסטרונג כשעשה את צעדיו הראשונים על הירח נחקקו בזיכרון של כולנו. הצעד ההיסטורי העלה גם שאלות רבות בנוגע לפוטנציאל ולסכנות הטמונים ביציאה לחלל. למשל, איך שהייה מתמשכת בתנאי חוסר כבידה תשפיע על הגוף ועל התפתחות מחלות כמו סרטן?

הקשר בין תנאי חוסר כבידה (למעשה תנאי מיקרו-כבידה) לסרטן החל להיחקר בסוף האלף הקודם. במשימה של מעבורת החלל קולומביה ב-1998 נערך ניסוי שבו גידלו תאי כליה של אדם בתרבית במשך שישה ימים. אחרי ששבו לכדור הארץ בדקו אילו שינויים עברו עליהם לעומת תאים דומים שגודלו בכדור הארץ.

תוצאות המחקר הראו שהשהייה בתנאי מיקרו-כבידה השפיעה על אופן פעולתם של 1,632 גֵנים מתוך 10,000 שנבדקו בניסוי. החוקרים זיהו בתרבית שהייתה בחלל ירידה בפעילות של גֵנים שאחראים על מבנה שלד התא, על היצמדות תאים לשכניהם ועל מנגנון המוות התאי. לעומת זאת, התגברה הפעילות של גֵנים שמתווכים תגובות ללחץ תאי.

זה היה הניסוי הראשון שהראה כי הכבידה החלשה יכולה להשפיע על מגוון רחב של גֵנים בתאים הגדלים במבחנה. מכאן נולדה ההשערה שתנאי חוסר כבידה יכולים אולי לשנות את ייצור החלבונים בתאי סרטן, ועשויים לשמש בסיס לפיתוח טיפולים ותרופות.

מחקר בחוסר כבידה

כיוון שלא כל יום יוצאת משימת חלל, מדענים נזקקו לפתרונות יצירתיים אחרים כדי לחקור איך תנאי חוסר כבידה משפיעים על תאי סרטן. אחת הדרכים הייתה להשתמש בטילי מחקר בליסטיים שמגיעים לגובה של עשרות קילומטרים, ובמהלך מסלולם הפרבולי מתקיימים בהם למשך כמה דקות תנאים שמדמים מיקרו-כבידה (או כבידה נמוכה). כלי אחר היה מטוס שטס בקשת פרבולית. בזמן מחזור טיסה אחד, הנוסעים במטוס חשים חוסר משקל למשך 25 שניות, והמטוס יכול לחזור על התמרון עד 40 פעמים בטיסה.

כל השיטות האלה יקרות מאוד ומוגבלות בזמן, כך שהתעורר הצורך לפתח מתקנים שידמו מיקרו-כבידה על פני כדור הארץ. לשם כך פיתחו מדענים מכשירים כמו הקלינוסטט (Clinostat) או Random Positioning Machine, שמסתובבים על ציר אחד או יותר כדי לסתור את השפעת כוח המשיכה ולדמות מיקרו-כבידה. אפשר להניח מבחנת גידול עם תאי סרטן בתוך אחד המכשירים הללו ולבחון את השינויים הפיזיולוגיים והגנטיים שהתאים עוברים.

מאז 1998 נערכו עשרות מחקרים על השפעת חוסר הכבידה על תאי סרטן של בני אדם. אחד הממצאים הבולטים היה שבתנאי מיקרו-כבידה, שלד התא משתנה והתאים נהיים כדוריים יותר. בסופו של דבר התאים מתנתקים מהצלחת ויוצרים מבנים תלת-ממדיים כדוריים.

הדמיה של תנאי חוסר כבידה: תרבית תאים במכשיר קלינוסטט. צילום מתוך Svejgaard et al., PLoS One

תגובות מנוגדות

בניסיון להבין אם המעבר למבנה תלת-ממדי מסייע לתאי הסרטן או משבש את תפקודם, מחקרים בדקו את ההשפעה של מיקרו-כבידה על חלבונים וגֵנים הפועלים בתהליכים כמו התחלקות תאית, נדידה תאית, יצירת גרורות ומוות תאי מתוכנן. מאמר שסקר את הממצאים שנאספו עד שנת 2018 הראה שתוצאות המחקרים לא היו עקביות היו שונות בהתאם לסוג הסרטן שחקרו, השיטה שבה דימו את המיקרו-כבידה ומשך הזמן שבו שהו התאים במצב הזה.

לדוגמה, בעוד שקצב החלוקה של תאי סרטן המעי וסרטן הריאות פחת בתנאי מיקרו-כבידה, תאי סרטן השד דווקא התחלקו יותר בתנאים האלה. אפילו תאי סרטן שד מאותו אדם, שנחשפו לפרקי זמן שונים של מיקרו-כבידה שהושגה בשיטות שונות, הראו לפעמים עלייה במוות התאי ולפעמים ירידה.

התוצאות הסותרות מדגישות את ההבנה שגורמים רבים מכניסים "רעש" למערכות הניסוי הללו ומקשים לקבל ממצאים מדויקים. גם השימוש בתרבית תאים במקום לבדוק את התנהגות הסרטן בגוף החי מגבילה את היכולת להגיע למסקנה נחרצת.

בדרך למאדים

המדענים עוד לא הרימו ידיים והם ממשיכים לחפש פריצת דרך. אחד מהם הוא המהנדס הביו-רפואי ג'ושוע צ'ו (Chou) מהאוניברסיטה הטכנולוגית בסידני, שדיווח כי 90 אחוז מתאי הסרטן של אדם שגידל במבחנות בתנאי מיקרו-כבידה מתו או צפו במבחנה ללא יכולת להאחז במצע או בתאים אחרים. התופעה חזרה על עצמה בכמה סוגי סרטן, ובכלל זה סרטן השחלות, השד, האף והריאות.

בקרוב יוכל צוות המחקר של צ'ו לבדוק את ההשערה מחדש במתקן ניסוי שתשגר לחלל חברת SpaceX. מייסד החברה, איל ההון אילון מאסק, הקים אותה בשנת 2002 במטרה לחולל מהפכה בטכנולוגיית החלל ובסופו של דבר ליישב כוכבי לכת אחרים. לשם כך חשוב לדעת איך תנאי הטיסה בחלל משפיעים על גוף האדם.

המתקן מכיל ארבעה סוגים של תאי סרטן של בני אדם (סרטן השחלות, השד, האף והריאות), וישדר בזמן אמת נתונים על מצב התאים למדענים בכדור הארץ. הניסוי יימשך שבעה ימים ובסופם התאים יוקפאו ויחזרו לכדור הארץ שלושה שבועות לאחר מכן.

המחקר של צ'ו אינו היחיד מסוגו. תשעה מחקרים נוספים לבדיקת ההשפעות של מיקרו-כבידה על תאי סרטן מתוכננים להיערך בתחנת החלל החדשה של סין שתושק השנה. אחד מהמחקרים הללו, שייקרא "גידולים בחלל", נועד לבחון איך מיקרו-כבידה וקרינה קוסמית יכולים להשפיע על התפתחות גידולים.

“התוכנית היא לשלוח לחלל אורגנואידים, מבנים של תאים בפריסה תלת-ממדית של תאי גזע מרקמות בריאות או סרטניות שהגיעו מאותו אדם. אנחנו נחקור את המוטציות ונבחן איך ה-DNA בתא מושפע מהתנאים", אמרה ראש צוות המחקר, טרישה לארוס (Larose) מהאוניברסיטה הנורווגית למדע וטכנולוגיה (NTNU).

אם המחקרים האלה יצליחו, האם זה אומר שחולי סרטן יישלחו בעתיד לטיפול בחלל? אף שגם תוכניות כאלה עולות על הדעת, החוקרים מקווים למצוא גֵנים או חלבונים שחשובים לקיומו של התא הסרטני וששהייה במיקרו-כבידה מנטרלת אותם. אולי אפשר יהיה לפתח טיפולים שיגרמו לתא הסרטני לחוש שהוא במיקרו-כבידה גם על כדור הארץ.

עדיין יש שאלות רבות שנצטרך להשיב עליהן בשנים הקרובות: איך מיקרו-כבידה משפיעה על גידולים שנמצאים בסביבה ביולוגית מורכבת יותר מצלחת מעבדה? איך תתפקד מערכת החיסון בתנאים כאלה? האם מיקרו-כבידה משפיעה באופן שונה על תאי גוף בריאים? תחום המחקר של הסרטן בחלל נמצא עדיין בחיתוליו. אך אולי עם התפתחות תחום הטיסות המאוישות אל מחוץ לכדור הארץ בשנים הקרובות, נוכל לענות בקרוב יחסית על כל השאלות הללו.