היא חוקרת גידול עורקים כדי לסייע בהחלמה מהתקפי לב

ההערכה היא שגוף האדם מכיל כ-60,000 מיילים של כלי דם. הלב צריך לשאוב דם דרך כל סנטימטר מהם ללא הרף כדי לענות על הצרכים חסרי התחתית של הגוף לחמצן וחומרי מזון. אבל מכיוון שגם ללב יש צרכים משלו, חלק מהכלים האלה יוצרים פיליגרן של עורקים כליליים ששורכים את שריר הלב. אם משהו משתבש בעורקים האלה - כמו כאשר רובד כולסטרול הגדל על ריריתם נקרע וחוסם אותם - חלקים בלב עלולים לתפקד ולפעמים למות. גם אם מישהו ישרוד התקף לב כזה, רקמת הצלקת שנוצרת עלולה לפגוע לצמיתות בחוזק הלב וביעילותו. לכן, הבנת הצמיחה, ההתפתחות והתחזוקה של העורקים הכליליים היא חיונית להפחתת האגרה של מחלות לב.

קריסטי רד סוס, פרופסור חבר לביולוגיה באוניברסיטת סטנפורד וחבר במכון לביולוגיה של תאי גזע ורפואה רגנרטיבית של בית הספר, הפך למוביל בחתירה להבנה זו. היא פרסמה מחקרים פורצי דרך על מקורות כלי הדם בלבם של יונקים. התקווה היא שמה שהיא ועמיתיה למדו על צמיחת כלי הדם הללו במהלך התפתחות העובר יכול לעזור להציל את הלב לאחר התקף לב.

בשנת 2021, המכון הרפואי הווארד יוז (HHMI) בחר ב-Red Horse עבור היוקרתי שלו תוכנית חוקרים, אולי הפרס העשיר ביותר בביולוגיה. המעבדה שלה בסטנפורד תקבל 9 מיליון דולר על פני תקופה של שבע שנים למימון המחקר שלה. המענק היה ברכה למדע שלה, אבל הוא גם יצר הזדמנויות עבור רד הורס, שהיא ממוצא צ'ירוקי, להכפיל את תמיכתה והסברה שלה עבור מדענים אינדיאנים.

Quanta דיברה עם רד הורס בקיץ שעבר בזמן שביקרה בניו יורק ומאוחר יותר בשיחות וידאו. הראיונות תמציתו ונערכו לצורך הבהירות.

בשנת 2021, מונית כחוקר HHMI עבור המחקר שלך הקשור להתחדשות ותיקון רקמת הלב. אתה יכול בבקשה לתאר את המחקרים האלה?

העבודה הזו התרכזה בלב וכלי הדם שלו - התפתחותם העוברית והתפקודים הביולוגיים שלהם. באופן ספציפי, התמקדנו באופן שבו מערכת הלב וכלי הדם נוצרת ובכלי דם מיוחדים הנקראים עורקים צדדיים. אלה יכולים להימצא בבעלי חיים כמו עכברים וחזירי ניסיונות, וגם כמה (אך לא כולם) בני אדם.

בדרך כלל, בטחונות נוצרים בתגובה לפציעת לב. כאשר יש נזק לכלי הדם הכליליים שמביא דם לשריר הלב, עורקים צדדיים יוצרים קשרים חדשים באזור הפגוע. במחקר שלנו, ראינו שכאשר העורקים הכליליים נחסמים, הבטוחים יכולים במקרים מסוימים להפוך למסלול חלופי לזרימת דם לשריר הלב. הם יכולים לפעול כמעקפים טבעיים.

האם זה יכול להיות חשוב לטיפול במחלות לב?

כן, אנו מקווים שהבנת הבטחונות עשויה להיות המפתח לסוג חדש של טיפול רגנרטיבי. מה שבדקנו הוא כיצד סוג זה של כלי דם מתפתח והאם, בשלב מסוים בעתיד, גרימתם לגדול עשויה להיות טיפול יעיל עבור אנשים עם עורקים כליליים חסומים.

התקפי לב מתרחשים כאשר הדם אינו יכול לעקוף חסימה של כלי דם. כמו שבץ מוחי, הם מתרחשים בכלי הדם. כאשר מונעים משריר הלב חמצן וחומרי הזנה, רקמת הלב מתה. זו הסיבה שבמקרים רבים נוצרת אי ספיקת לב. אבל מה אם נוכל למצוא דרך ליצור עורקים כליליים חדשים כדי להביא חומרים מזינים ללב? האם נוכל למנוע מוות בשרירי הלב?

אחת התגליות הגדולות שלנו היא שביטחונות בלב היונקים נוצרים בקלות מיד לאחר הלידה - כלומר, ביילודים או ביילודים. זו עשויה להיות אחת הסיבות לכך שבמקרים הנדירים של יילודים הסובלים מהתקפי לב, הם יכולים להחלים במהירות. הביטחונות שלהם יוצאים מהעורקים הרגילים ונודדים לעבר פציעה. אבל אצל מבוגרים, התהליך פחות יעיל.

כמה רחוק הגעת במחקר שלך?

ובכן, בין הדברים שגילינו זה שהעורקים הצדדיים האלה עשויים מאותם סוגי תאים כמו עורקים רגילים.

לפני המחקר שלנו, חשבו שביטחונות חדשים הם רק נימי דם שעברו טרנספורמציה - כלי דם קטנים וקודמים שהורחבו ושופצו. זה אכן קורה, אבל ביטחונות יכולים למעשה גם לצמוח מחדש מהעורקים הקיימים.

בניסויים עם עכברים צעירים יצרנו חסימות של כלי דם והתקפי לב. זה גרם להתפתחות של בטחונות חדשים בבעלי החיים. מקורם של הביטחונות בדופן העורקים הרגילים ולאחר מכן גדל למקום בו התרחש הנזק.

מאוחר יותר, זיהינו חלבון, CXCL12, המפעיל היווצרות עורק צדדי. השתמשנו בו כדי לעורר מחדש את התהליך בעכברים בוגרים. כרגע, אנו מחפשים חלבונים אחרים המעורבים בתהליך זה. בשלב הבא אנו מתכוונים ללמוד מדוע לחלק מהבני אדם יש בטחונות ולאחרים אין.

מדענים בולטים אומרים שאתה ועמיתיך שיניתם את המחקר הכלילי. הקולגה שלך לסטנפורד אירווינג ויסמן, חוקר תאי הגזע האגדי, אמר לי, "קריסטי נתנה לנו דרך אחרת לגמרי להסתכל על כלי דם."

אני חושב שהוא מדבר על עבודת הפוסט-דוקטורט שלי איתו מארק קרסנוב. עד שפרסמנו אותו ב-2010, החוכמה המקובלת הייתה שהעורקים הכליליים נוצרו מהכיסוי התאי של הלב העוברי - רקמה הנקראת אפיקרדיום. עם זאת, בניסויים שלנו ראינו שהם במקום זאת מקורם בשני מקורות אחרים: וריד ליד הלב הנקרא סינוס ונוסוס והדופן הפנימית של הלב, האנדוקרדיום.

כדי לגלות זאת, השתמשתי בטכניקות חדשות להסתכלות על התפתחות הלב. הדרך הישנה לקבל חלון על מה שקורה הייתה ליצור קטעי רקמה, פרוסות רקמה דקות מאוד שמסתכלות על חתיכות קטנות של הלב אחת אחת. הבאתי את הרעיון הזה להסתכל על האיבר כולו בבת אחת. גישה זו חשפה את מקורותיהם של העורקים הכליליים מכיוון שניתן היה לראות מאיפה הם יוצאים, ואפשר היה לראות קשרים פיזיים שלא יכלת כאשר רק חתכת וחתכת רקמה לקוביות.

יתר על כן, אירו ויסמן יצר את הטכניקה החדשה הזו להסתכלות על תאים בודדים. הוא יצר את השושלת הזו של עכברים שעברו שינוי מיוחד שבהם נוכל לתייג רק כמה תאים באזור עם צבע. לאחר סימון התאים, ניתן היה לראות במהלך הפיתוח לאן נדדו התאים וצאצאיהם. השתמשנו בזה כדי לעזור לנו לאשר שהעורקים הכליליים הגיעו מוריד ומהדופן הפנימית של הלב.

זה בטח היה מרגש לגלות משהו כל כך לא צפוי.

בהחלט. זה היה מרגש כשראינו למעשה שיש שני אבות שונים של הכליליות וראינו אותם באים מהפנים של חדר הלב.

אפשר היה לראות את פנים הלב סוג של יורק את הכדורים הקטנים האלה. הם צצו החוצה במעגלים האלה, כאילו היו כדורי חוף זעירים. ואז הם התפשטו. הייתי כמו, "מה? וואו!" לא כך ציפינו שכלי הדם יגדלו.

מה שגם מרתק הוא שאם מסתכלים על התאים הבודדים בשלב מוקדם של התפתחות הכליליות, אפשר לדעת אילו הגיעו מהווריד ואיזה הגיעו מדופן הלב. הם נושאים חתימות מולקולריות שונות. אבל עד שהכליליות התבגרו, נראה שהתאים כולם מתכנסים לאותה צורה בדיוק, עד לרמה של ביטוי גנים זהה. אז הם מגיבים לפציעות לב באותו אופן.

למה שלטבע יהיו שתי דרכים שונות ליצור את אותם תאים? זה נראה בזבזני בצורה מוזרה.

יש לפחות כמה רעיונות לגבי זה. אפשרות אחת היא שמכיוון שהעורקים הכליליים כל כך חיוניים לבריאות החיה, זה נותן לנו דרך גיבוי לגדל אותם. בניסויים, הראינו שאם הצמיחה של כלי דם כליליים מהסינוס ונוסוס מופרעת, הכלים מהאנדוקרדיום מתרחבים כדי למלא את הפער.

שני מקורות עשויים גם לעזור לרשת העורקים הכליליים לצמוח מהר יותר. יותר חומר מוצא פירושו התרחבות מהירה יותר. נראה כי הצמיחה האופטימלית של כלי הדם חשובה כדי לוודא ששריר הלב עצמו מתפתח במהירות לצורה הדוקה וקומפקטית, שהלב צריך לפעום ביעילות.

השמיים טבע המאמר שבו אתם, ויסמן וקרסנוב תיארתם את שני המקורות לעורקים הכליליים היה פצצה. מאוחר יותר, תהיתם אם אי פעם תעלו על זה?

זה היה דבר נוצץ, הממצא הזה. וכשאתה עושה דבר נוצץ, הרבה אנשים דנים בו ותוהים אם זה באמת נכון. מה שעשיתי במשך השנים הבאות במעבדה שלי היה לפתח כלים חדשים כדי שנוכל להכות את זה. הראינו שהעיתון הראוותני באמת נכון, והבאתי לאפס על הוכחת הפרטים.

זה אחד הדברים שלדעתי מיוחדים במעבדה שלי. אנחנו לא הולכים רק על הפרסום המתיז ואז ממשיכים הלאה. אנחנו לוקחים את הזמן כדי לתאר את הביולוגיה, ואנחנו עושים מאמץ אמיתי כדי לוודא שאנחנו צודקים.

תוכנית החוקרים של HHMI היא אחד מהכבודים העשירים ביותר במחקר ביולוגי. הבטיחו לך 9 מיליון דולר במשך שבע שנים על כך. האם זה שינה את חייך?

זה שינה הכל. כפי שאתה יכול לדמיין, זה מאוד משחרר לקבל מימון איתן במשך שבע שנים. זה אומר שאני יכול לנהל את המעבדה שלי איך שאני רוצה. הצלחתי לקנות ציוד מתקדם חדש, לשכור מנהל מעבדה מקצועי, לקחת עוד צוות תמיכה.

באופן מעניין - וזו הייתה הפתעה - מענק HHMI גם הניע אותי להיכנס עמוק מאוד לתוך המורשת שלי. לאחר ההכרזה על המענק, התחלתי לשמוע מאנשים, רבים מהם סטודנטים ילידים צעירים, שואלים איך זה להיות אינדיאני שעובד במדע.

אני חושב שהם ראו את השם שלי ברשימת החוקרים ואז פנו אליי. ניסיתי להגיב ולעשות חונכות. אבל השאלות שלהם גם דחפו אותי ללמוד עוד על סיפור הרקע שלי.

מה ידעת - או לא ידעת - על המורשת שלך?

גדלתי בידיעה שאני דו-גזעית. אמרו לי שאני רבע אינדיאני.

אבל היחס שלי למורשת שלי היה מסובך. זה עצוב לי שלא ידעתי על זה יותר כשהייתי ילד. אמא שלי, שהיא לבנה, הייתה צעירה מאוד כשהיא ילדה אותי. היא ואבא שלי התגרשו לפני שהייתי בן שנה. לאחר מכן, הסתובבנו הרבה: אריזונה, נבאדה, ארקנסו.

אבי היה דוקטור. מהנדס בניו מקסיקו. למרות שראיתי אותו לעתים קרובות, כשהיינו יחד לא דיברנו הרבה על המורשת שלנו. הוא לא היה כל כך קשור לאביו שלו. הוא גדל בארקנסו, ואביו, סבי מצד אבי, חי בקליפורניה.

בשנות ה-20 המוקדמות שלי, עברתי לקליפורניה ללימודי תואר שני, ואז אבי חיבר אותי לאביו ולסוסים האדומים. לסבא שלי, שאני ממש קרובה אליו עכשיו, היה נעורים פרוע. כשהשתקע לבסוף, קיבל דוקטורט במינהל חינוכי. הוא ניהל תכניות ללימודי אינדיאנים אמריקאיים ב-UCLA, מדינת אריזונה ובאוניברסיטת מינסוטה בדולות', שם היה דיקן.

גם סבי סיפר לי מה הוא יודע על המשפחה שלנו. אביו, סבא רבא שלי, היה צ'ירוקי יתום מאוקלהומה. הוא עבר לאזור המפרץ וחי בין העמים הילידים שם. מדיווחי עיתונים בני זמננו, למדתי שסבא רבא שלי היה תומך של הקהילה הילידים, שנלחם למען זכויות האזרח שלהם.

המשפחה שלך מתנגדת לסטריאוטיפים.

כן, זה מעניין: לא גדלתי לגור עם אבא שלי, ואני לא חושב שהוא אפילו פגש את אבא שלו עד שהיה בן 18. ובכל זאת לשלושתנו יש דוקטורט!

נחישות קיצונית נראית כתכונה של סוס אדום. לסבא רבא שלי, שנפטר בערך בזמן שנולדתי, היו הרבה ילדים עם נשים שונות. פגשתי כמה מהם. הם מלאי אנרגיה ונחישות. אני, אני מאוד ביישן, אבל יש לי את הדחף המטורף הזה. כילד, תהיתי מאיפה זה בא. ואז פגשתי את הסוסים האדומים. כולנו כאלה!

תמיד רצית להיות מדען?

הייתי אומר שכילד, השאיפות שלי לא היו ממוקדות. זה אולי בגלל שהסתובבנו כל כך הרבה. הייתי מסורבל מבחינה חברתית. ביליתי הרבה זמן לבד.

המדע הפך לתשוקה שלי בתיכון. גרנו אז בארקנסו. המורה שלי לביולוגיה בתיכון, גב' פרנל, היא הציתה את האש המדעית. מורה אחד גדול יכול לעשות את זה.

מאוחר יותר, כתואר ראשון באוניברסיטת ארקנסו, למדתי קורס אימונולוגיה, ותפקדתי כל כך טוב שהמדריך אמר, "קריסטי, אתה יכול לעשות עבודת מעבדה."

הייתי כמו, "מה זה?"

אחר כך נשלחתי לעבוד על מחקר שבו האכלתי אפרוחים תינוקות בתוסף מזון כדי לראות אם זה הגביר את המערכת החיסונית שלהם. הייתי לוקח את הדם של האפרוחים וסופר את תאי החיסון שלהם. זה היה כל כך מרגש עבורי. זה לגמרי ריגש אותי למחקר.

איך בחרת בית ספר לתואר שני?

ובכן, אתה יודע, באוניברסיטת ארקנסו, הם לא היו טובים במיוחד בייעוץ. היו לי ציונים חזקים והתלהבות רבה, והגשתי מועמדות לחבורה שלמה של תכניות דוקטורט. לא נכנסתי לאף אחד.

מה שקרה בסופו של דבר הוא שלמדינת סן פרנסיסקו הייתה תוכנית לתואר שני שמטרתה להביא אנשים מיוצגים לא במדע. אני חושב שהם ראו את השם שלי ובטח חשבו, "זה מישהו שאנחנו רוצים."

האם אתה חושב על עצמך כמי שהרוויח מהעדפה מתקנת?

בהחלט. והיום, כראש המעבדה שלי, אני מנסה להחזיר את זה על ידי עידוד סטודנטים מקבוצות חסרות ייצוג. יש לי שלושה סטודנטים ילידים שעובדים במעבדה שלי כרגע, דבר נדיר במיוחד באוניברסיטת סטנפורד ובמוסדות דומים.

איך אתה מרגיש כשאתה שומע על התקפות על תוכניות אפליה מתקנת?

זה מטריד אותי כי הם אומרים שאנשים מיוצגים בחסר מקבלים משהו שלא הרווח.

כשחושבים על זה, הסטנדרטים למיעוטים במדעים כנראה גבוהים יותר. כדי לעבוד במדע, אתה צריך להתעלות מעל הרבה כישלונות כי אתה בודק השערות שאולי אינן נכונות. יחד עם זאת, אתה נתקל לפעמים באנשים המפקפקים בתוקף אפילו היותך שם. כדי להתמיד באווירה הזו, אתה צריך הרבה חצץ נוסף.

איך הגעת סוף סוף לעשות דוקטורט?

בזמן שהייתי במדינת סן פרנסיסקו, סוזן פישר, שחקרה את השליה באוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו, באה לספר לנו על עבודתה.

היא מתקשרת מדעית מדהימה. היא הפנטה אותנו כשסיפרה לנו איך השליה היא האיבר הפראי והמטורף הזה שעושה את כל הדברים המדהימים האלה. מיד שאלתי אם אוכל לעשות את המחקר של המאסטר שלי במעבדה שלה, והיא אמרה שכן.

לאחר שסיימתי את התואר השני, נשארתי ב-UCSF כדי לעשות איתה את הדוקטורט שלי. עבדנו על התפתחות השליה וכיצד שליות עובריות מתחברות לאספקת הדם של האם במהלך ההריון. מצאנו שחלבוני הנחיה מסוימים מכוונים תאי שליה לעורקים ולא לוורידים, ופרסמנו כמה מאמרים ביחד.

האם מחקר השליה שלך הניח את הבסיס למחקרי הלב שלך?

בהחלט. יש קו ישר מהמחקרים שלנו על השליה לעבודה הנוכחית שלנו על כלי דם.

הסיבה לכך היא שכאשר תאים עוזבים את השליה ונודדים אל הרחם של האם, הם נכנסים לעורקים - לא הוורידים, אלא במיוחד העורקים. ואז הם מרפדים את העורקים ויוצרים כלי דם קטנים משלהם שמקורם בשליה. אלה מפנים את זרימת הדם מרחם האם אל חללי השליה, כך שהעובר יוכל לספוג חמצן וחומרי מזון.

כל זה קשור לכלי דם, נכון? הם מחקים כלי דם, והם נכנסים כדי לאסוף כלי דם וליצור צינור קטן.

אז כן, לימוד השליה הוא איך התעניינתי בכלי דם ובמולקולות השונות שמעצבות אותם.

עד כמה אתה קרוב למציאת טיפול רגנרטיבי להתקפי לב?

אי אפשר לחזות. אבל הייתי אומר שאנחנו במרחק של 10 עד 20 שנה. כרגע, שני שלישים מהמעבדה שלי לומדים התחדשות.

בעכברים הראינו שהמסלולים הביוכימיים שאנו חוקרים יכולים לשפר התאוששות לאחר התקף לב ניסיוני. זה צעד ראשון לקראת זה שיכול לעבוד בבני אדם. אבל אני באמת מעוניין להשתמש במינים שונים כדי ללמוד דברים חדשים על כלי הדם הצדדיים.

חזירי ניסיונות, למשל, הם המינים היחידים שבלבם יש עורקים צדדיים בעלי ביצועים מושלם. כלומר, הביטחונות שלהם יכולים לשנות לחלוטין את זרימת הדם לאחר כל חסימה בעורקים הכליליים, כך שאין מוות של שרירי הלב. יש להם עורקים צדדיים לאורך חייהם, לא רק כתוצאה מפציעות לב. בגלל זה, שפני ניסיונות הם בעצם הוכחה להתקפי לב.

אנו שואלים כיצד התפתחות שפן ניסיונות שונה כדי שנוכל לגלות את המולקולות שגורמות לביטחונות להיווצר בלב שלהם. אנו מקווים שזה יגרום ליישומים במינים אחרים. אנחנו רוצים להעביר את התכונה הזו לעכברים ובסופו של דבר לבני אדם.

עשרים שנה? זה הרבה זמן לחכות שמשהו קונקרטי יקרה.

זה בסדר מבחינתי כי הרבה מהדברים המהנים קורים לאורך הדרך. זו הסיבה שאדם הופך למדען מלכתחילה. אתה יכול להיות בלש ואמן. חיברת רמזים. ואז אתה לומד איך איבר עובד.