המרגלים המולקולריים של תאי הסרטן

בדיוק כמו שנים-עשר המרגלים שמשה שלח לארץ כנען, מתברר שגם לתאי סרטן יש מרגלים משלהם, שנשלחים לעבר איברים בריאים כהכנה להשתלטות סרטנית. בסיפור שלנו המרגלים הללו הם בועיות קטנות המכונות "אקסוזומים", שנשלחות מהתא הסרטני ואורזות בתוכן משלוחים מסוכנים.

אקסוזומים (מיוונית: "שיוצא מחוץ לגוף [התא]") הם מבנים מולקולריים קטנים בצורת בועיות, שמופרשים מהתאים לסביבה החיצונית. גודלם, כ-100-30 ננומטרים (מיליארדיות המטר), קטן אפילו מתאי דם אדומים. משערים שהם משמשים לתקשורת בין תאים, להעברת חומרים ולסילוק פסולת מהתא.

מערכת ההובלה המולקולרית הזו יעילה עד כדי כך שאפילו טפילים משתמשים בה כדי לתקשר ביניהם ונגיפים מנצלים אותה כדי להתחמק ממערכת החיסון. אך הם אינם היחידים שמגייסים לצרכיהם את היכולות של האקסוזומים: גם תאים סרטניים מפרישים אותם כדי להכין את השטח להתפשטותם לאיברים נוספים.

הידע שלנו על הביולוגיה והתפקוד של האקסוזומים התרחב עם השנים, אך חוקרים עדיין מתקשים לחקור לעומק את תכונותיהם, בעיקר בגלל גודלם הזעיר והקושי למיין אותם ביעילות. כעת קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קורנל, בשיתוף עם צוותי מחקר נוספים מארצות הברית וכן מפורטוגל, קוריאה, סין וספרד, הצליחו לעשות זאת בעזרת טכנולוגיה מתקדמת בשם AF4 (Asymmetric Flow Field-Flow Fractionation). באמצעותה הם בודדו אקסוזומים שהופרשו מתאים סרטניים ואף מיינו אותם לסוגיהם.

החוקרים בודדו אקסוזומים מתאים רגילים ומתאים של כמה סוגי גידולים: סרטן העור (מלנומה), סרטן הלבלב, סרטן הערמונית, סרטן השד, סרטן הדם (לוקמיה), קרצינומה של המעי וסרטן ריאות, שהגיעו ממקור אנושי או עכברי. הם הצליחו לזהות שתי קבוצות שונות של אקסוזומים שמופרשים מתאים רגילים ומתאי סרטן, וכינו אותם אקסוזום ארוך (Exo-L) ואקסוזום קצר (Exo-S) על פי גודלם. בנוסף גילו קבוצה שלישית של חלקיקים שמופרשים רק מתאים סרטניים, אך אינם שייכים למשפחת האקסוזומים כיוון שהם אינם עשויים ממעטפת התא. הם כינו אותם אקסומרים.

כאשר אקסוזומים נשלחים לעבר תא מסוים, הם מתאחים עם המעטפת החיצונית שלו (הממברנה) ושופכים פנימה את תכולתם. התכולה הזאת כוללת חלבונים ומולקולות DNA ו-RNA, אך צוות המחקר רצה להבין אילו רכיבים בדיוק מעבירים אקסומרים ואקסוזומים שהופרשו מתאי הסרטן.

תכנות מחדש

החוקרים הצליחו לבודד 483 חלבונים באקסומרים, 1,004 חלבונים באקסוזומים הקטנים ו-1,127 חלבונים שונים באקסוזומים הגדולים. בדיקה נוספת גילתה שהחלבונים הללו קשורים לתהליכי מטבוליזם בתא, ובמיוחד לתהליך ייצור האנרגיה בתא על ידי פירוק מולקולות סוכר (גליקוליזה). בנוסף זיהו שם חלבונים שקשורים לתהליכי קרישת הדם ולהתמודדות עם סביבות דלות חמצן.

לאן מועברים כל החלבונים הללו? מיהם תאי המטרה שלהם? כדי לענות על כך סימנו את האקסומרים והאקסוזומים הסרטניים במולקולות פלואורסצנטיות שזוהרות באדום והזריקו אותם לעכברים. למחרת בחנו לאילו איברים הם הגיעו. האיברים שקלטו את רוב החלקיקים המסומנים היו הכבד, הטחול ומח העצם. עקבות קטנים יותר שלהם נמצאו גם בריאות, בלוטות הלימפה והכליות. בנוסף התברר שבכבד הצטברו בעיקר אקסוזומים מהסוג הגדול ואילו בבלוטות הלימפה נכחו בעיקר האקסומרים.

החוקרים משערים שהאקסומרים והאקסוזומים מכינים את הקרקע להשתלטות של תאי הסרטן וליצירת גרורות. חלקיקים שמעבירים חלבונים מטבוליים לכבד יכולים לתכנת מחדש את תפקודו המטבולי כך שיתמוך בהתקדמות הגידול, ואחרים יכולים לקדם גרורות לבלוטות הלימפה ולאיברים אחרים. "העובדה שאקסומרים ואקסוזומים מסוגים שונים מגיעים לאיברי מטרה שונים מעידה על המעורבות השונה שלהם בהתקדמות גידולים" מספר היינג ז'אנג (Zhang), ממחברי המאמר.