התא הוא יחידת החיים הבסיסית, ממנה מורכבים רקמות, איברים והגוף של יצורים חיים. תהליכים מולקולריים רבים ומורכבים מתקיימים באופן שוטף בכל תא, קובעים את זהותו, שולטים על התפתחותו ומבקרים את פעולותיו ואת קשריו עם סביבתו. תהליכים אלו חיוניים לתקינות הגוף, וכל פגיעה בהם עלולה לגרום, חלילה, למחלה. ידועות כיום מחלות רבות שמתפתחות עקב פגיעה בפעילות חלבון תאי אחד… אחד, בסך הכל. וכמו כדור שלג שמתגלגל במורד הר, התוצאה היא קריסת מערך שלם: מתא לרקמה, מרקמה לאיבר, מאיבר למערכת, ממערכת לגוף כולו.
בעולם היצורים החיים יש מגוון רחב של תאים. אלו קיימים בשלל צורות גיאומטריות, בשלל תפקודים וגם… בשלל צבעים.
מבנהו וצורתו של כל תא ‘תפורים’ בדיוק לפי תפקידו אותו ייעד לו הבורא. אולם, יש תפקידים משותפים לרבים מסוגי התאים.
אז הבה ניקח צעד קדימה, ונעמיק אל תוך־תוכו של התא כדי לגלות צפונותיו של עולם נפלא ומרתק… קדימה למסע!
כמה קטן – ככה עצום
גודל התאים בגופנו הוא קטן מאוד. חלקו בדמיונכם את המ”מ ל־1,000 חלקים ותקבלו יחידת מדידה הנקראת “מיקרון”. גודל תא הוא בערך 15 מיקרון. עובדת היותם כה קטנים – היא המאפשרת את תפקודם.
דמיינו לעצמכם כדור ענק בעל נקבוביות קטנטנות, שצריך להתמלא כולו בחומר שיחדור אליו מבחוץ דרך הנקבים הקטנים, תהליך שיארך זמן רב. אולם, אם את אותה כמות חומר נחדיר אל תוך כדורים קטנים – הכדורים יתמלאו במהירות. מדוע? כי השטח העוטף אותם גדול יותר בהשוואה לנפח הפנימי. תהליך פיזיקלי זה מוגדר כ”התאמה בין שטח הפנים של התא לגודלו”.
חשבו על החמצן, שאמור לחדור אל תוך תא ותא. החמצן מגיע עם זרם הדם מהריאות, שם נקלט חמצן בדם, ונכנס לתא בתהליך הקרוי “דיפוזיה”, כלומר, בחלחול דרך קרום התא. אם גודלו של תא היה מטר, במקום כמה מיקרונים, דרושות היו שנים עד שהיה ממלא את התא ומגיע למרכזו. בחכמת הבורא, תאים חיים הם בגדלים זעירים, המאפשרים חדירה מקסימלית של החמצן המגיע אליהם דרך זרם הדם. מאותה סיבה, המרחק בין נים דם שזורם בגוף לכל תא שהוא עובר בסמיכות אליו אינו עולה על 150 מיקרון.
מעטפת התא – הממברנה הדינאמית
בבואנו להביט אל פנים התא, אנו נתקלים במעטפת התא, זו המעטפת החיצונית העוטפת אותו ומקשרת את התא עם ‘העולם החיצון’ שלו. העולם החיצוני הזה יכול להיות תאים שכנים ברקמה, או במקרה של תאים ברקמת העור החיצונית, העולם החיצוני כפשוטו.
כל תא עטוף בקרום דקיק, המאפשר לו לקיים אינטראקציה מבוקרת עם סביבתו. הקרום הזה מכונה “ממברנה”. ממברנה כזו, אתם יכולים לחוש בעת הפרדת החלבון מהחלמון. החלמון עטוף בממברנה האוגרת את הנוזל הצהבהב לבל יתערבב עם החלבון הלבן.
הממברנה הזו היא ‘חומת המגן’ השומרת על התא, ממש כשם שהדלת בבית שומרת על יושבי הבית, ואינה נפתחת לכל אורח, אלא באופן מבוקר ומווסת היטב.
הממברנה מורכבת מחומצות שומן, ועל גביה מולקולות רבות מספור, המתפקדות בתהליכים ביוכימיים רבים ומגוונים לצורך תפקודו התקין של התא.
יש חומרים, כמו חמצן, שיכולים להיכנס לתא ללא כל עזרה, בתהליך דיפוזיה פשוט. ב”ה שכך. החמצן הוא חיוני לחיים, ואם יהיה תלוי בנשאים מיוחדים, אזי אנשים עם בעיות באותם נשאים לא יוכלו לחיות כלל.
בניגוד לחמצן, חומרים גדולים כמו גלוקוז (סוג של סוכר) או חומצות אמינו, למשל, נזקקים לסיוע מחלבונים הנמצאים בממברנה, ומכונים “טרנספורטים” (“מעבירים”).
מולקולת גלוקוז (סוכר) שהתקבלה מהמזון וחדרה אל זרם הדם, מוסעת בנימים אל כל תא ותא. כאשר היא ‘דופקת’ על ‘דלת התא’ כדי להיכנס פנימה – יש להכניסה מיד, כי היא מקור האנרגיה של התא. החדרה זו נעשית באמצעות נשאי סוכר, ממשפחת GLUT.
מנגנוני ההעברה המצויים בממברנה עושים שימוש בתהליכים תמידיים של העברה, כדי להחדיר פנימה חומרים. למשל, מפל הריכוזים של הנתרן, שריכוזו מחוץ לתא גבוה מריכוזו בתוך התא, משמש כ’טרמפ’ עבור חומרים נוספים שצריכים לחדור פנימה. כך יכניס הטרנספורטר, שעובד ללא הפסקה בהוצאת נתרן מן התא, חומרים חיוניים נוספים במסלול ה’חזור’ שלו.
מולקולות סוכר מצויות לעתים על ממברנת התא, כשמטרתן אינה לחדור פנימה, אלא לקשר בין התא לסביבתו. באמצעותן מזהה התא תאים אחרים אתם עליו ‘לתקשר’ בעזרת אותן קבוצות סוכר. קביעת סוג הדם (מערכת ABO), למשל, נעשית על־פי קבוצות סוכר שונות הנמצאות על האריתרוציטים – הלא הם תאי דם האדומים.
המידור התאי – סדר וארגון מופתיים
התא מסודר מאוד בתוכו מבחינת ארגון החלקים הפנימיים שבו, הנקראים “אברונים”. בשורות הבאות נכיר את האברונים החשובים ביותר לתפקודם של תאים, אשר קיימים בכל התאים, כולל צמחים, חיידקים ובעלי חיים.
בחלק הפנימי, קרוב למרכז התא נמצא הגרעין. הוא מכיל בתוכו את החומר החשוב ביותר לקיום התא: ה־DNA (דנ”א). ממש כשם שעל תכשיטים יקרים אנו שומרים בכספת, במקום חבוי ופנימי, כך שמור הדנ”א שלנו במרכז התא.
התאים היחידים בגופנו שהם חסרי גרעין, חסרי דנ”א, וללא חלקי תא אחרים, הם תאי הדם האדומים. זה מה שמאפשר תרומת דם. למעשה, תרומת דם כמוה כהשתלת רקמה בגוף זר, אך בשל היעדר הגרעין אין בה סכנה של דחיית שתל והיא הליך רפואי פשוט ונטול סיכונים. מה שכן חשוב בתרומת דם הוא התאמת סוג הדם.
מעבר להיותו שמור במרכז התא, יש על הדנ”א הגנה נוספת: כל 46 הכרומוזומים ‘ארוזים’ במעין שקית קטנה, ממברנה נוספת, המגנה עליהם. בממברנה הזו יש ‘חורים’, דרכם יוצאות ‘הוראות’ מהדנ”א לבניית חלבוני התא.
אברון נוסף חשוב בתא נקרא “מיטוכונדריה”, והוא נחשב כתחנת הכוח של התא, בה מיוצרת אנרגיה.
‘מטבע האנרגיה’ בכל התאים החיים – תאי צמחים, חיידקים ובעלי חיים – היא תרכובת אורגנית בעלת חשיבות עליונה, הנקראת ATP. בלעדיה אין חיים!
מולקולה זו מכילה שלוש קבוצות זרחן, היכולות להתפרק ולהיפרד זו מזו. בעת שמתבצע פירוק כזה משתחררת אנרגיה רבה, שהתא מנצל אותה מיידית לצימוד ריאקציות כימיות הנחוצות לקיומו התקין.
מולקולת ה־ATP, מיוצרת במיטוכונדריה, ומכאן שמו של אברון זה: “תחנת הכוח של התא”. המיטוכונדריה עטופה בשני קרומים, כלומר שתי ממברנות, לצורך יישום תפקידה החשוב בתהליך הפקת האנרגיה. בתאי שריר למשל, יש מיטוכונדריות רבות בתוך כל תא ותא. זאת מכיוון שהשרירים ‘עובדים קשה’, ולכן עליהם ליצור לעצמם כמות רבה של אנרגיית ATP.
בנוסף לתפקיד ה־ATP, כמקור אנרגיה זמין, הוא משמש גם כאחת מאבני הבניין ל־DNA.
קיימים בתא גם גופיפים קטנים מאוד, הנקראים “ריבוזומים”, ובהם מיוצרים כל החלבונים: לצורך תפקוד התא עצמו, לצורך הטרנספורטים (העברת החומרים) שהוזכרו, או לצורך חלבונים שעל התא להפריש החוצה, עבור מערכות אחרות של הגוף.
בתא יש גם ‘תחנת מיון דואר’ – אברון המכונה “גולג’י”. תפקידו העיקרי של הגולג’י הוא ‘לארוז’ את החלבונים שנוצרו בתא, לכוון מולקולות למקומות שונים בתא, ולעבד חומרים שהתא מפריש. בתאי הבטא בלבלב, לדוגמה, מיוצר אינסולין. לאחר ייצורו, עליו לצאת מתוך כל תא בטא כזה אל זרם הדם, כדי למלא את תפקידו: ויסות רמות הסוכר בדם. אברון הגולג’י הוא המסייע באריזתו של האינסולין לצורך הפרשה.
כל האברונים שהוזכרו, ועוד רבים אחרים בתא, ‘שטים’ בתוך תמיסה מימית בצורת ג’לי המכונה “ציטופלסמה”, שהיא המרכיב הנוזלי של התא.
התא הממאיר
הדנ”א הוא מעין מערכת הוראות מורכבת ביותר, האחראית על בניית החלבונים הרבים שיימצאו בתוך התא. כאשר הדנ”א ‘מקודד’ חלבונים תקינים – התא יהיה בריא ויעבוד כהלכה. אם חלילה תתרחש תקלה ב’קידוד’ הדנ”א לחלבון מסוים – עשויות להתפתח מחלות.
מחלה ממארת היא דוגמה הממחישה היטב את התוצאה ההרסנית של תא שבו מנגנוני החלוקה נפגמו. ניתן לדמות את תהליך התחלקותו של תא ממאיר לרכב שבלמיו יצאו מכלל שימוש – ואילו דוושת הגז לחוצה עד הסוף…
בשל חשיבותו הרבה של הדנ”א לקיום התא, הוא מוגן בעזרת מנגנוני תיקון רבים, אך לעתים, מסיבות שונות, הם אינם מופעלים ברגע הנכון. כך קורה שדנ”א בתא כלשהו נפגע, הוא לא תוקן, ונוצר דנ”א פגום. אם הפגם הזה קרה באזור הדנ”א שאמור לתת הוראות לייצור החלבון שאחראי על מחזורי חלוקה, הרי שחלבון כזה, המיוצר מדנ”א פגום, אף הוא יהיה פגום ולא ימלא את ייעודו.
תא כזה, שיש בו דנ”א פגום, צריך למות! עליו לחסל עצמו בתהליך מסודר המכונה “אפופטוזה”, שמשמעותו “מוות תאי מתוכנן”, והוא מוסבר להלן. אולם, תאים ממאירים בדרך־כלל מתחמקים ממוות כזה. לצורך השמדת תאים חמקניים אלו מגויסת מערכת החיסון.
תאי מערכת החיסון ‘מפטרלים’ באופן סדיר אחר תאים ממאירים כאלו, ומשמידים אותם. למרבה הצער, לעתים תאי מערכת החיסון כושלים בתפקידם, בגזירת שמים, ואינם מאתרים ומשמידים את התאים הפגומים, אשר נותרים בגוף, ומחוללים מחלות קשות, ל”ע.
תא פגום כזה עשוי לשכפל עוד תאים פגומים הזהים לו, שאף הם יתחלקו ללא כל פיקוח וללא סדר, ישתלטו על האיברים הסמוכים להם ויפריעו להם בתפקוד.
גם באופן ויזואלי, כשמסתכלים בצבר תאים ממאירים, דרך מיקרוסקופ למשל, רואים תאים בעלי צורה מעוותת והם חסרי סדר וארגון המאפיינים רקמה בריאה.
באופן רגיל, לתאי גידול אין אספקת דם, כי אלו תאים שלא תוכננו להיות בגוף. אולם הגידול הממאיר ‘דואג לעצמו’. בתהליך המכונה “אנגיוגנזה”, הוא מפריש חומרים מתאי הגידול אל סביבתו כדי לייצר רשת כלי דם חדשים, סמוכים אליו, שיזרימו לו דם שמכיל חמצן ומקורות מזון. מאז שנות ה־80 נעשה מאמץ גדול לזהות חומרים אלו, ובשנים האחרונות זוהו כמה קבוצות של חלבונים המעורבים בתהליך.
בעת האחרונה מתחזק כיוון חדש לתקיפת הגידולים: פגיעה במערכת אספקת הדם של התא הממאיר, והשמדת ‘מקורות המחיה’ שלו.
תאי גידול שלא הוסרו בזמן, עשויים לחדור אל מערכת הדם ולזרום בתוכו עד לאיברים מרוחקים מהגידול המקורי. אלו נקראים “גרורות”. אזורים בגוף שמקבלים אספקת דם באופן מאסיבי, כמו כבד וריאות, עשויים להיות יעד פוטנציאלי לגרורות.
אפופטוזה – מוות הכרחי לקיום החיים
אפופטוזה (Apoptosis), הוא מוות תאי מתוכנן של תאים, שהגיע זמנם למות, או של תאים שחלה בהם מוטציה, והם מהווים איום לגוף. בתהליך הזה, התא, למעשה, משמיד את עצמו בתהליך מדורג, עקבי ומסודר.
האפופטוזה היא אחד התהליכים הנחקרים ביותר בחקר התא, והיא שופכת אור על תהליכים רבים אחרים בתא ועל שלל נושאים גנטיים, ביוכימיים ורפואיים.
תהליך זה יכול להיות מונע מאות חיצוני ה’מתדפק’ על התא, כלומר, איתות כימי אשר נקלט על־גבי ממברנת התא, או ממידע המגיע מפנים התא הדורש השמדה עצמית בגלל נזק חמור לדנ”א או זיהום שחדר לתא. גם בתהליך התקין של ויסות תאי הדם הלבנים מתרחשת אפופטוזה באופן סדיר.
דוגמה לאפופטוזה חיונית והכרחית מצויה בתהליך התפתחות העוברים. בחודשים הראשונים יש קרום (המורכב מתאים) המחבר בין האצבעות. בהמשך נעלמים קרומים אלו והאצבעות נפרדות האחת מהשנייה ומקבלות את צורתן המוכרת. היעלמות התאים המרכיבים את הקרומים נעשית באמצעות אפופטוזה.
בתהליך האפופטוזה משתתפים מספר רב של חלבונים ואנזימים. היררכיית התהליך מוגדרת בצורה נוקשה, כך שכל אנזים מסוים מפעיל אנזים מסוים אחר, בשרשרת תגובות בעלות ‘היגיון’ ביוכימי רב. בשיאו של התהליך נוצרים חלבונים ואנזימים ה’מעכלים’ בהדרגה את התא. התא מתפרק למספר גופיפים אשר מאוחר יותר יסולקו על־ידי תאים של מערכת החיסון, המכונים “פגוציטים”.
תאי גזע – מבט לרפואת העתיד
המחקר העוסק בתאי גזע (stem cells), נחשב לאחד התחומים העתידים לשנות את פני הרפואה. רעיונות שהיו עד לא מזמן בגדר חלום לריפוי מחלות, שיקום תאים שניזוקו, בנייה מחדש של רקמות, ואפילו גידול איברים שלמים בתנאי מעבדה, הינם כיום מטרה מחקרית ממשית ונראים אפשריים מאי־פעם. הציפייה היא, כי בעתיד הלא רחוק ייפתח מרחב חדש ועצום של פתרונות מהפכניים לעולם הרפואה בכלל ולטיפול במחלות חשוכות מרפא בפרט, שיתבססו על ריפוי באמצעות תאי גזע.
ייחודיותם של תאי הגזע נובעת משתי תכונות עיקריות, המבדילות אותם מתאים אחרים:
האחת, היותם תאים ‘ניטרליים’, שטרם קיבלו את זהותם הסופית ואת ייעודם בגוף (עדיין לא עברו תהליכי התמיינות סופיים). לכן, הם מסוגלים להתמיין ולהפוך לפחות לסוג אחד של תא בוגר כגון, תא עור, תא שריר או כדורית דם, ובכך ליצור תאים חדשים ולשקם רקמות ואיברים שונים.
התכונה השנייה – שהם מסוגלים להתחלק ולהתרבות ללא הגבלה ולייצר תאים זהים, ובכך לשמר מאגר מתמיד של תאי גזע בלתי ממוינים (שלא רכשו ייעוד/זהות סופיים).
לתאי גזע יש פוטנציאל התמיינות ייחודי. התפתחות העובר מתחילה בתאי גזע ראשוניים, ההופכים, לאחר סדרת תהליכי התמיינות, לתאים מכל מאתיים ויותר סוגי התאים המרכיבים את גוף האדם הבוגר, וחלקם אף לתאי הרקמות המקיפות את העובר, כגון השליה. תאי גזע אחרים מוגבלים ביכולת ההתמיינות שלהם, ומסוגלים להפוך רק לתאים מסוגים אחדים או מסוג אחד בלבד. לאחר הלידה תאי הגזע ממשיכים לשמש כמאגר ליצירת תאים חדשים, והם מתמיינים בהתאם לצורך ומחליפים תאים פגומים או מתים.
השתלת מוח עצם היא למעשה השתלה של תאי גזע שעברו התמיינות חלקית, וכעת מסוגלים להתפתח לתאי דם מכל הסוגים, אולם לא לתאי כבד, למשל. השתלה כזו מקובלת זה שנים כטיפול למחלות דם רבות, ולמחלות נוספות בהן יש צורך לשקם את מערכת הדם ואת המערכת החיסונית לאחר טיפול רפואי.
הרפואה אף שואפת לרתום את העיקרון של תאי גזע גם בעולם השתלות האיברים. הסכנה בהשתלת איברים היא שמערכת החיסון בגוף המושתל תזהה את השתל החדש כ’זר – לא עצמי’, ולכן תתקוף אותו. על כן חולים שעברו השתלה צריכים לאחר הניתוח, ולכל אורך חייהם, ליטול תרופות שידכאו את המערכת החיסונית שלהם, הליך רפואי העלול להיות מסוכן בהיותו משאיר את החולה חסר הגנה פנימית. (מעניין לציין, כי יש רקמות בהן המערכת החיסונית פחות פעילה בדחיית שתלים, למשל רקמת המוח ורקמת קרנית העין).
בתהליך מורכב במעבדה ניתן ליצור תא חדש המורכב מהדנ”א של המטופל בתוך תא פוטנציאלי בריא אחר, כדי לבנות רקמה חדשה, שתחליף את הפגומה, זו שבגוף החולה. לאחר יצירת תא מוכלא אחד כזה, הוא יועבר לסביבת גידול שתאפשר לו להכפיל את עצמו, להתרבות, עד ליצירת רקמה בריאה, שבעצם הדנ”א שבה זהה לדנ”א של המטופל, ורקמה בריאה זו תושתל אצל החולה. באופן כזה, תאי מערכת החיסון לא יתקפו את השתל החדש, כי הם לא יזהו אותו כ”זר” אלא כ”עצמי” בגלל הדנ”א הזהה.
שיטה זו מעוררת דיונים אתיים רבים סביבה, ולא ניכנס אליהם פה. רק נציין, כי על פי היהדות ניתן להשתמש בתאים באופן כזה.
