מדענים מסבירים את תפקידו של חלבון מסוים בדור התאים הקריטיים לתחזוקת העצם
מחלות כרוניות של עצמות ומפרקים, כמו אוסטאופורוזיס ודלקת מפרקים שגרונית, פוגעות במיליוני אנשים ברחבי העולם, במיוחד בקשישים, ומשפילים את איכות חייהם. גורם חשוב בשתי המחלות הללו הוא פעילות מוגזמת של תאים הממיסים עצם הנקראים אוסטאוקלסטים. אוסטאוקלסטים נוצרים באמצעות בידול מסוג מסוים של תאי חיסון הנקראים מקרופאג, ולאחר מכן הם רוכשים את תפקידם החדש בתחזוקת העצמות והמפרקים: פירוק רקמת העצם כדי לאפשר לאוסטאובלסטים - סוג אחר של תאים - לתקן ולשפץ את מערכת השלד. .
באופן כללי, שני תהליכים תאיים מעורבים בבידול זה: ראשית, שעתוק - שבו נוצר RNA שליח (mRNA) מהמידע הגנטי ב- DNA - ואז, תרגום - שבו המידע ב- mRNA מפוענח כדי לייצר חלבונים ש לבצע פונקציות ספציפיות בתא. מאז גילוי תפקידו של חלבון מסוים הנקרא RANKL ביצירת אוסטאוקלאסט, מדענים פתרו חלק ניכר מהפאזל שבאילו מסלולי איתות תאים ורשתות תעתיק מווסתים את יצירת האוסטאוקלסטים. עם זאת, עדיין יש להבין את התהליכים הסלולריים שלאחר שעתוק.
כעת, במחקר חדש שפורסם בתקשורת מחקר ביוכימית וביופיזית, מדענים מאוניברסיטת טוקיו למדע, יפן, גילו את תפקידו של חלבון בשם Cpeb4 בתהליך מורכב זה. Cpeb4 הוא חלק ממשפחת החלבונים "קשירת אלמנט פוליאדינליציה ציטופלזמית (CPEB)", הנקשרים ל- RNA ומווסתים הפעלה ודיכוי טרנסלציוניים, כמו גם מנגנוני "שחבור חלופי" המייצרים גרסאות חלבון. ד"ר תדאיושי חייטה, שהוביל את המחקר, מסביר: "חלבוני CPEB מעורבים בתהליכים ומחלות ביולוגיות שונות, כמו אוטיזם, סרטן, והתמיינות כדוריות דם אדומות. עם זאת, תפקידיהם בבידול אוסטאוקלסט אינם ידועים באופן ברור. לכן ערכנו סדרת ניסויים לאפיון חלבון ממשפחה זו, Cpeb4, תוך שימוש בתרביות תאים של מקרופאגים של עכברים. "
בניסויים השונים של תרבית תאים שנערכו, עוררו מקרופאגים בעכבר באמצעות RANKL להפעלת בידול אוסטאוקלסטים ועקב אחר התפתחות התרבות. ראשית, המדענים מצאו כי ביטוי גנים Cpeb4, וכתוצאה מכך כמות החלבון Cpeb4, גדל במהלך התמיינות האוסטאוקלסטים. ואז, באמצעות מיקרוסקופיה חיסונית פלואורסצנטית, הם דמיינו את השינויים במיקום Cpeb4 בתוך התאים. הם מצאו כי Cpeb4 עובר מהציטופלזמה לגרעינים, תוך הצגת צורות ספציפיות (אוסטאוקלסטים נוטים להתמזג יחד וליצור תאים עם גרעינים מרובים). זה מצביע על כך שהתפקוד של Cpeb4 הקשור לבידול אוסטאוקלסט מתבצע ככל הנראה בתוך הגרעינים.
כדי להבין כיצד גירוי RANKL גורם למקם מחדש זה של ה- Cpeb4, המדענים "מעכבים" באופן סלקטיבי או מדחיקים חלק מהחלבונים שהופכים להיות מעורבים "במורד הזרם" במסלולי האיתות התוך תאיים המופעלים על ידי הגירוי. הם זיהו שני מסלולים כנדרש לתהליך. עם זאת, יידרשו ניסויים נוספים כדי ללמוד באופן מלא על רצף האירועים המתרחש ועל כל החלבונים המעורבים.
לבסוף, ד"ר חייטה וצוותו הוכיחו כי Cpeb4 הוא הכרחי ביותר ליצירת אוסטאוקלסטים באמצעות תרבויות מקרופאג בהן Cpeb4 התרוקן באופן פעיל. התאים בתרבויות אלה לא עברו בידול נוסף והפכו לאוסטיאוקלסטים.
יחד, התוצאות מהוות אבן דרך להבנת המנגנונים התאיים המעורבים ביצירת אוסטאוקלסטים. ד"ר חייטה מעיר: "המחקר שלנו שופך אור על התפקיד החשוב של החלבון הקושר ל- RNA Cpeb4 כ"משפיע" חיובי על בידול אוסטאוקלסט. זה נותן לנו הבנה טובה יותר של המצבים הפתולוגיים של מחלות עצם ומפרקים ועשוי לתרום לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות למחלות עיקריות כמו אוסטאופורוזיס ודלקת מפרקים שגרונית. " אני מקווה שרמת ההבנה העמוקה יותר של יצירת אוסטאוקלסטים שמקלה על ידי מחקר זה תתורגם בסופו של דבר לשיפור איכות החיים של אנשים החיים עם מחלות עצם ומפרקים כואבות.
על אוניברסיטת טוקיו למדע
אוניברסיטת טוקיו למדע (TUS) היא אוניברסיטה ידועה ומכובדת, ואוניברסיטת המחקר הפרטית הגדולה המתמחה במדע ביפן, עם ארבעה קמפוסים במרכז טוקיו ופרבריה ובהוקאידו. האוניברסיטה, שהוקמה בשנת 1881, תרמה ללא הרף להתפתחותה של יפן במדע באמצעות השבחת האהבה למדע אצל חוקרים, טכנאים ומחנכים.
עם המשימה של "יצירת מדע וטכנולוגיה להתפתחות הרמונית של טבע, בני אדם וחברה", TUS ביצעה מגוון רחב של מחקר ממדע בסיסי למדע יישומי. TUS אימצה גישה רב תחומית למחקר וביצעה מחקר אינטנסיבי בכמה מהתחומים החיוניים ביותר כיום. TUS היא מריטוקרטיה שבה מוכרים ומטפחים את הטובים ביותר במדע. זו האוניברסיטה הפרטית היחידה ביפן שהפיקה חתן פרס נובל והאוניברסיטה הפרטית היחידה באסיה שמייצרת זוכי פרס נובל בתחום מדעי הטבע.
על פרופסור חבר טדאיושי חייטה מאוניברסיטת טוקיו למדע
מאז שנת 2018, ד"ר טדאיושי חייטה הוא פרופסור חבר וחוקר ראשי במחלקה לפרמקולוגיה מולקולרית, הפקולטה למדעי התרופות, באוניברסיטת טוקיו. המעבדה שלו מתמקדת במטבוליזם של העצם, בידול תאים, פרמקולוגיה מולקולרית ותחומים דומים כדי להבין את אופי מחלות העצם והמפרקים ולמצוא מטרות טיפוליות. ד"ר חייטה מזוהה עם כמה אגודות יפניות והחברה האמריקאית למחקר עצמות ומינרלים. הוא פרסם מעל 50 מאמרים מקוריים והעביר מעל 150 מצגות בכנסים אקדמיים. בנוסף, מחקריו על אוסטאופורוזיס הגיעו לעיתונים היפניים מספר פעמים.
מידע על מימון
מחקר זה נתמך על ידי JSPS KAKENHI [מספר מענק 18K09053]; ננקן-קיוטן, TMDU (2019); קרן נקטומי; תמיכה במחקר Astellas; תרומה אקדמית של פייזר; תרומה אקדמית Daiichi-Sankyo; תרומה אקדמית של טייג'ין פארמה; תרומה אקדמית של אלי לילי יפן; תרומה אקדמית פרמצבטיקה של אוצוקה; תרומה אקדמית שיונוגי; תרומה אקדמית של צ'וגאי.
