גישה מחקרית שפותחה בטכניון עשויה לאפשר ניבוי מוקדם ומהיר של היווצרות גרורות סרטניות. מידע זה יאפשר לרופאים לטפל בגרורות עוד בשלבים המוקדמים של התהוותן - ובכך ישופרו סיכויי ההישרדות של המטופל. על פיתוח השיטה לאומדן הפוטנציאל הגרורתי של גידולים סרטניים פירסם באחרונה צוות המחקר של הטכניון שלושה מאמרים.

הנושא הוצג לראשונה ב-2013 והפיתוח נמשך מאז בכמה כיוונים. השיטה פותחה על ידי פרופסור-משנה דפנה ויס מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון, שהיא גם ראש המעבדה למכנו-ביולוגיה של סרטן ופצעים וחוקרת את הכוחות המכניים שמפעילים תאים מטסטטיים, כלומר בעלי פוטנציאל גרורתי גבוה, על רקמות הגוף התאים.

במעבדה של פרופסור משנה ויס מדמים את קשיחותן של רקמות רכות בגוף, כשהמטרה היא לכמת את הפוטנציאל הגרורתי (Metastatic Potential) של תאי הסרטן. בניסויים נבדקים הכוחות שמפעילים תאים סרטניים על אותם משטחים כדי להידחף לתוכם.

פרופסור-משנה ויס מסרה: "בניגוד לטיפול בגידולים הראשוניים, הנעשה כיום ביעילות גבוהה, הטיפול בגרורות סרטניות מורכב ומאתגר. גרורות אלו נשלחות לאברים הבריאים דרך מערכות הלימפה וכלי הדם. קשה לזהותן בשלבי התפתחותן הראשוניים. כאשר הן מאותרות, בדרך כלל בשלב שבו הן כבר גדולות ומפושטות, ההתמודדות הרפואית עמן מסובכת מאוד. זו הסיבה שגרורות סרטניות אחראיות לכ-90% מהתמותה מסרטן.

תמונת חתך ממיקרוסקופ : תאי סרטן שד בעלי פוטנציאל מטסטטי גבוה דוחפים לתוך ג'ל בקשיחות של 2.4 kPa, כאשר החתך הוא בעומק של 10.6 מיקרון מתחת לגובה פני הג'ל. בתמונה אפשר לראות את גרעיני התאים (אדום), את אלמנט האקטין בשלד התוך תאי (ירוק) ואת חיבורי התאים למשטח במוקדי חיבור (כחול).

תמונת חתך ממיקרוסקופ : תאי סרטן שד בעלי פוטנציאל מטסטטי גבוה דוחפים לתוך ג'ל בקשיחות של 2.4 kPa, כאשר החתך הוא בעומק של 10.6 מיקרון מתחת לגובה פני הג'ל. בתמונה אפשר לראות את גרעיני התאים (אדום), את אלמנט האקטין בשלד התוך תאי (ירוק) ואת חיבורי התאים למשטח במוקדי חיבור (כחול).

"על פי הממצאים הראשוניים נראה שאנחנו באמת מצליחים לזהות את התאים המטסטטיים ברקמות אלו על פי תכונותיהם המכניות"

"בעשורים האחרונים פותחו שיטות שונות לזיהוי הפוטנציאל המטסטטי של תאים, בעיקר על סמך סמנים גנטיים וביולוגיים. חסרונן של מדידות אלו הוא בכך שהן יקרות, מתמשכות לאורך זמן רב ואינן ישימות בסוגי סרטן כמו סרטן לבלב, שעדיין לא אופיינו בסמנים המעידים עליהם. למעשה, עד כה לא הוצגה שיטה יעילה, מדויקת וכללית מספקת לכימות הפוטנציאל המטסטטי החיוני לניבוי היווצרותן של גרורות".

במחקריה של פרופסור-משנה ויס נמצא, כי שינויים במבנה התא ויכולתו להפעיל כוח מכני עשויים לספק את המידע החיוני הזה בדרך כמותית מדויקת. השיטה, שאינה תלויה בגנטיקה הספציפית של הגידול, מאפשרת מדידה מהירה (תוך שעות ספורות) ומותאמת אישית לחולה. משטחי הג'ל הסינתטיים שפיתחה פרופסור-משנה ויס דומים ברמת הקושי שלהם לרקמות רכות וכך מאפשרים לחקור את התנאים שבהם מפעילים התאים כוח על הרקמה לתוכה הם מנסים לחדור.

שיטה זו מאפשרת לכמת את מידת הכוח שהם מפעילים ואת ההבדל בהתנהגותם של סוגי תאים שונים.

"התא הסרטני שואף לחדור לרקמות תקינות ולהשתלט על שטחים בתוכָן," הסבירה פרופ'-משנה ויס, "ולכן פיתחו התאים הסרטניים, במהלך האבולוציה, גמישות מבנית המאפשרת להם להתרכך או להתקשח כדי להידחף דרך אזורים צרים". על סמך תכונותיה של הרקמה הבריאה והמבנה שלה, משנים תאי הסרטן את תכונותיהם בהיבטים כמו צורה, מבנה פנימי וקשיחות מבנית.

"מעניין לציין", הוסיפה פרופ'-משנה ויס, "שבתנאים מסוימים הסוד של התאים הסרטניים איננו קשיוּת אלא דווקא רכּוּת. התא הסרטני רך וגמיש יותר מהתא הבריא, והתא המטסטטי רך וגמיש אף יותר. התאים הסרטניים מסתגלים לסביבה במהירות, והשיטה שלנו מבוססת על זיהוי השינויים שחלים בהם".

המאמר המדעי הראשון מתוך השלושה שהתפרסמו בנושא פורסם בכתב העת Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. הוא מבוסס על עבודת המחקר של המסטרנטית סונובולה מסאלחה. המחקר התמקד בתאים המעגנים את עצמם לסביבתם, אך אינם מנסים לחדור לרקמה. מסאלחה גילתה הבדל בין תאים שפירים לבין תאי סרטן שד, המפעילים על הרקמה כוח רב יותר - אף שאינם מנסים לחדור לתוכה. תאים אלו, אף שעדיין אינם חודרניים באותו השלב, משפיעים על התאים הסובבים אותם ויכולים לשפר את יכולתם לחדור. תופעת הסינרגיה בין תאים שכנים מודגמת במאמר נוסף.

המאמר השני פורסם בכתב העת Tissue Engineering יחד עם הפוסט-דוקטורנטית מרתה אלברז-אליזונדו. מחקר זה מתמקד בקשר שבין יכולת נדידת התאים (cell migration) לבין החדירות המכנית הנמדדת במעבדה על גבי הג'לים. עיקר הממצאים הוא ש"המהירות קובעת": תאים השייכים לתת-אוכלוסיות המאופיינות בכושר תנועה מפותח יותר הם אלו המפעילים כוח רב יותר בניסיון לחדור לתוך הרקמה.

במחקר זה נמצא, כי שיטת הבדיקה שפותחה במעבדתה של פרופ'-משנה ויס יעילה הרבה יותר מהשיטות המקובלות לבדיקה של תכונות אלו ומספקת אבחון של תכונות התאים תוך שעות ספורות.

במאמר השלישי, שהתפרסם בכתב העת Annals of Biomedical Engineering, נבנה מודל המדמה באופן מדויק יותר את התהליכים המתרחשים בגוף. במחקר, אותו הובילה הדוקטורנטית יוליה מרחר, נמצא כי תאים נעשים חודרניים יותר כשהם נעים בקבוצות או נמצאים בסמיכות מרחבית. ההסבר לכך הוא שתאים הפועלים יחד מפעילים לחץ משותף על הרקמה וכך מגדילים את סיכוייהם לחדור לתוכה.

פרופ'-משנה ויס מסרה, כי "עם התגלית הזאת אנחנו מתכוונים ללכת הלאה ולפתח ניבוי מהיר וכמותי של היווצרות גרורות על סמך אותה תנועה קבוצתית של תאים".

לדבריה, "תאים סרטניים יוצרים אינטרקציה שונה עם הרקמה. לא רק שהכוח האנכי שהם מפעילים עליה חזק יותר, אלא גם ההידבקות הקודמת לניסיון החדירה מבוצעת בכוח רב יותר תוך הגברה של תנועתיות התא.

"התא הסרטני נשאר עגול, עם שטח מגע קטן, בזמן שהתאים השפירים מתארכים ומגדילים את שטח המגע עם הרקמה. אפשר לומר שהתאים השפירים עסוקים בהידבקות ותפקוד בלבד, בעוד שהתא עם הפוטנציאל הגרורתי מכוון את עצמו לשינוי סביבתו ולחדירה לתוך הרקמה. לשם כך מתארגן התא המטסטטי באופן שונה מאוד מבחינת מורפולוגיה ומתקשר באופן שונה, מכנית, עם תאים אחרים בסביבתו ועם סביבתו.

"אלה הרמזים שעשויים לעזור לנו באיתור מוקדם ומהיר של תאים אלו אל סמך מאפייניהם המכניים. היכולות הללו נגרמות כמובן על ידי שינויים גנטיים, אך בגישה שפיתחנו אין צורך במידע על שינויים אלו".

"ועדת הלסינקי" העניקה עוד ב-2015 את האישורים הדרושים לניסוי קליני בנושא. פרופ'-משנה ויס אמורה לבדוק את הממצאים של מחקריה על גידולים אמתיים שהוצאו מגופם של חולי סרטן השד, סרטן הלבלב וסרטן הקיבה וכן על גידולים מסוג סרקומה ע"ש יואינג האופיינית לילדים ולנוער.

פרופ'-משנה ויס הדגישה שהמחקר מבוסס על "שאריות" של רקמות גידול שאין בהן שום צורך, אפילו מבחינת הבדיקה הפתולוגית. "לפי הממצאים הראשוניים נראה שאנחנו באמת מצליחים לזהות את התאים המטסטטיים ברקמות אלו על פי תכונותיהם המכניות. היעד היישומי שלנו הוא לפתח מערכת שתאפשר לצוות הרפואי לבדוק, כבר במהלך הביופסיה או הניתוח, את הסבירות להימצאות גרורות של הגידול באיברים אחרים ולהעריך באילו איברים מדובר.

"בבדיקה מהירה מאוד בתוך שעתיים-שלוש, יוכלו אז הרופאים להעריך את הפוטנציאל המטסטטי של הגידול ולהתאים את הטיפול לנתונים אלה".

פרופ'-משנה דפנה ויס השלימה את שלושת תאריה בפקולטה להנדסה כימית בטכניון. היא עשתה את הפוסט-דוקטורט שלה במחלקה לפתולוגיה בבית הספר לרפואה באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס (UCLA), ארה"ב. במחקר פוסט-דוקטורט שמומן על ידי NASA - בשל השלכותיו על תחומי הביולוגיה והרפואה בתנאי חלל - החלה לעסוק בנושא שבו היא עוסקת כיום: מכניקה של תאים, בדגש על התנהגות תאים סרטניים.

פרופ'-משה ויס נכללת ברשימת 50 הנשים המשפיעות בישראל לשנת 2015, שפורסמה ב"גלובס" בעקבות תגליותיה בתחום אבחון הגידול הגרורתי. התגליות הוגדרו "פריצת דרך שבעתיד תציל חיים".