מדענים זיהו חלבון המעורב בתהליכי המוות התאי בעקבות חשיפה לקרינה, ופגיעה בו הפכה עכברים לעמידים בפני קרינה. הגילוי עשוי לאפשר פיתוח תרופה שתסייע לחולי סרטן
כולם יודעים שקרינה רדיואקטיבית מסוכנת. הסכנה העיקרית מחשיפה לקרינה, בעיקר חשיפה מתמשכת לרמות נמוכות של קרינה, היא מחלת הסרטן שנגרמת עקב נזקי הקרינה ל-DNA. הסרטן עלול להופיע רק כעבור חודשים או שנים מהחשיפה, אבל מה קורה לאנשים הנחשפים בבת אחת לקרינה חזקה, למשל בתאונה בכור גרעיני? אצלם יש סיכון גבוה בהרבה לתופעה קשה אחרת, המכונה "מחלת קרינה". מחקר חדש המתפרסם בכתב העת Science, בהשתתפות מדען ישראלי חושף את המנגנון המולקולרי שאחראי לפחות בחלקו למחלת הקרינה, ועשוי לסייע בפיתוח דרכים לצמצם את נזקיה.
מחלת הקרינה מתאפיינת במוות של תאים רבים, בעיקר ברקמות שבהן יש תאים מתחלקים: מח העצם, המייצר את כל התאים למערכת הדם; ומערכת העיכול, שהתאים בה מתחדשים בתדירות גבוהה. פגיעות קרינה קשות בשתי המערכות האלה או באחת מהן גורמות להקאות, שלשולים, כאבי ראש, חום גבוה וזיהומים מסוכנים, הנגרמים מחדירת חיידקים דרך המעיים הפגועים ומהפגיעה הקשה בתאי הדם של מערכת החיסון. היקף הנזק תלוי בעוצמת הקרינה ובמשך החשיפה אליה. במינון גבוה של קרינה התוצאה עלולה להיות מוות בתוך כמה ימים, ואפילו שעות.
תסמינים דומים לאלה של מחלת הקרינה, בעיקר אלה הקשורים לפגיעה במערכת העיכול, מופיעים במקרים רבים גם אצל חולי סרטן המטופלים בהקרנות או בתרופות כימותרפיות חזקות. לכן, הבנה טובה יותר של המנגנון הזה עשויה לסייע בפיתוח דרכים להגן על עובדים בסיכון לפגיעה מקרינה, אבל גם להפחית את תופעות הלוואי של טיפולים קשים לחולי סרטן, להאריך את חייהם ולהגדיל את סיכויי ההצלחה של הטיפולים בהם.
כשתאים בגוף נפגעים מקרינה, הם מתחילים בתהליך של מעין "התאבדות" – מוות תאי מתוכנן, שנועד להגן להקל על שאר הגוף ולמנוע במידת האפשר נזק רחב יותר. יש כמה תהליכים שונים של מוות תאי מתוכנן, ואחד מהם מופעל באמצעות קשירה של כמה חלבונים זה לזה ליצירת גוף המכונה אינפלמזום (Inflammasome), המפעיל בעצמו תגובת שרשרת ביוכימיות המסתיימת במות התא.
התהליך של יצירת האינפלמזום מיועדת להתמודדות עם זיהום של חיידק או נגיף החודר לתא. במקרה כזה, חיסול התא עשוי למנוע את התפשטות המזהם לתאים אחרים, אבל עד כה לא היה ברור אם המנגנון הזה מסייע גם להתמודדות עם נזקי קרינה, ואם כן – כיצד הם מפעילים אותו.
עמידות לקרינה
את המחקר הובילו מדענים מאוניברסיטת ייל, בראשות ריצ'ארד פלאבל (Flavell), ובהשתתפות ד"ר ערן אלינב, חוקר במחלקה לאימונולוגיה במכון ויצמן למדע. החוקרים פיתחו מודל המאפשר להם לחשוף עכבר לקרינה כך שיפתח בעיקר את הפגיעה במערכת העיכול. בעקבות החשיפה לקרינה הזו, מתו כל העכברים תוך עשרה ימים. החוקרים יצרו בהנדסה גנטית עכברים חסרי חלבון המשתתף בתהליך שמפעיל האינפלמזום, ואכן ראו כי עכברים חסרי החלבון הזה היו עמידים לקרינה הרבה יותר מאחיהם הלא מהונדסים.
בהמשך ניסו החוקרים לבודד את הגורם המפעיל את התהליך, והגיעו אל חלבון המכונה AIM2. החלבון הזה הוא קולטן שנמצא בתוך התא, והוא מיועד לזהות DNA של חיידקים או נגיפים פולשים. DNA בצורתו המלאה, המורכבת משני גדילים, אמור להימצא בתא רק בתוך הגרעין. אם AIM2 פוגש בו מחוץ לגרעין, יש סיכוי טוב שהוא מגיע מגורם עוין שחדר לתא והתחיל להתרבות בו, ולכן הוא מתחיל את התהליך המוביל ליצירת אינפלמזום ולמות התא.
כשהחוקרים בחנו עכברים מהונדסים חסרי AIM2, גילו כי הם אכן חסינים הרבה יותר מעכברים רגילים ממוות בשל פגיעת הקרינה במערכת העיכול. זאת ועוד, תאי השֶׁנֶץ של מערכת העיכול, הנפגעים קשות במחלת הקרינה, היו במצב מצוין אצל העכברים המהונדסים לאחר החשיפה לקרינה.
גם כשהחוקרים בחנו את העכברים המהונדסים במודל אחר של הקרנה, הגורם רק לפגיעה במח העצם ובייצור תאי הדם, התקבלו תוצאות מרשימות. במינון קרינה שקטל תוך שבועיים מחצית מהעכברים הרגילים, שני הסוגים של העכברים המהונדסים (חסרי AIM2 וחסרי החלבון המפעיל את המוות התאי), היו עמידים לקרינה ושרדו יותר מחודש.
העכברים המהונדסים גם היו עמידים הרבה יותר לנזק שנגרם למערכת העיכול משימוש בתרופה כימותרפית חזקה, הגורמת גם היא לנזקי DNA בעיקר בתאים מתחלקים. בניסויים בתרביות תאים במבחנה, הראו החוקרים כי תהליך המוות התאי כתוצאה מקרינה הוא עצמי, ואינו מושפע מחומרים שמפרישים תאים מתים בסביבתם, מה שחיזק עוד את הסברה כי AIM2 הוא אכן החלבון שאחראי להתחלת התהליך.
כדי לתת תוקף נוסף לממצאים, הראו החוקרים כי תאי אדם שהונדסו כך שיבטאו כמות גדולה של AIM2 ושל חלבונים נוספים המעורבים בתהליך, אכן היו רגישים יותר לקרינה מתאים רגילים, ואכן היה אפשר לראות כי נוצרו בהם אינפלמזומים.
קרינה וסרטן
פיתוח של העכברים המהונדסים נגד מחלת קרינה מעלה על הדעת אסוציאציות של מעין יצורי-על, המסוגלים לשרוד גם בחורבות העשנות של אתר הפצצה גרעינית למשל. אבל בפועל, העמידות של העכברים לנזקי הקרינה הושגה בזכות פגיעה במנגנון אחר, שנחוץ להם כנראה להגנה מפני זיהומים. "העכברים האלה בהחלט יכולים לשרוד, ועושים את זה", מבהיר אלינב. "הטיפול פוגע במנגנונים שנכנסים לפעולה במצבי סטרס מאוד מוגדרים, וחוץ מהמצבים האלה, העכברים בריאים יחסית".
כמובן, גם אין לנו אפשרות להנדס בני אדם כך שיהיו עמידים לנזקי הקרינה, אבל תרופה המאפשרת לנטרל זמנית את המנגנון הזה, עשויה להציל את חייהם של עובדים הנחשפים לקרינה בתאונה בתחנת כוח גרעינית למשל. "אנשים שנחשפים למנה גדולה של קרינה גרעינית בטווח קצר עלולים למות מתסמונת הפגיעה במעיים של מחלת הקרינה", אומר אלינב. "המחקר שלנו עשוי לאפשר פיתוח אמצעים פרמקולוגיים שיאפשרו לתת לאנשים האלה טיפול ממוקד ולעבור את השלב הקריטי. עם זאת, כמובן אין כאן הגנה מהשפעות מאוחרות יותר של החשיפה לקרינה".
תרופה כזו גם עשויה, כאמור, להקל על ההתמודדות של חולי סרטן עם הקרנות וכימותרפיה. כאן התקווה היא ששימוש מבוקר בתרופה כזו, לצד אמצעי הגנה אחרים (כמו בידוד למניעת זיהומים), יכול להפחית את תופעות הלוואי הקשות של הטיפולים, יאפשר לרופאים להגדיל את המינון או להאריך את הטיפול, וכך להציל את חייהם של חולים רבים.
