פרות מניבות כמות גדולה מאוד של חלב, יחסית למשקל גופן. מהו הבסיס הפיזי המאפשר זאת? אחד הגורמים העיקריים הוא המספר הגדול והסוגים הרבים של תאים מסוג הנקרא תאי אֶפִּיתֶל. תאים אלה, כמו כל תאי הגוף, מקורם בתאי גזע – תאי-מוצא כוללניים המסוגלים להתמיין ולהתפתח למגוון רחב של סוגי תאים בגוף. מחקר זה נועד לזהות את ההיררכיה התאית בבלוטת החלב של פרות, כלומר – את הסדר שבו תאי הגזע מתמיינים ומתפתחים לסוגים שונים של תאים פעילים. איננו יודעים הרבה על ההיררכיה התאית בבלוטת החלב של פרות, ולידיעה מעמיקה יותר יש חשיבות תיאורטית ומעשית כאחד. מן הצד התיאורטי, מחקר כזה יתרום לידיעותינו על תהליכי התמיינות והתפתחות באופן כללי; ומבחינה מעשית, הוא עשוי לתרום לשיפור תנובת החלב וגם לחקר מחלת הסרטן, כיוון שבלוטת החלב של פרות מגלה עמידות גבוהה בפני סרטן. מחקרנו התמקד בזיהוי, בבידוד ובאפיון של אוכלוסיות תאים בבלוטת החלב של בקר, ובהיררכיה התאית, כלומר בתהליכי ההתמיינות וההתפתחות של תאים אלה. לצורך המחקר השתמשנו בעכברים שמערכת החיסון שלהם מדוכאת. בנקבות עכבר כאלו הסרנו את צינוריות החלב המתפתחות בבלוטת החלב, כך שנשארה רק רקמת שומן, שלתוכה השתלנו תאי גזע מבלוטת חלב של בקר. במהלך המחקר בדקנו תת-אוכלוסיות שונות של תאי אפיתל מבלוטת חלב של פרות, ואפיינו אותן על פי כמה סמנים, כגון מידת הביטוי של חלבונים מסוימים. ההיררכיה התאית בין אוכלוסיות אלו נקבעה בניסויים בתרבית (תאים הגדלים בצלחת). כדי לקבוע אם יש בדגימה מסוימת תאי גזע, השתלנו אותה בבלוטה של עכברים שמערכת החיסון שלהם מדוכאת ובדקנו אם מתפתחת רקמה חדשה של תאי בקר. על סמך המאפיינים שבדקנו, בודדנו 4 תת-אוכלוסיות של תאי אפיתל: תת-אוכלוסיית תאי הגזע ו-3 תת-אוכלוסיות אחרות, בעלות תפקידים שונים בייצור החלב ובהולכתו. כאשר השתלנו אוכלוסייה של תאי גזע בבלוטת החלב של נקבת עכבר מדוכאת-חיסון, אכן התפתחה רקמת בקר, אך התפתחות זו לא הייתה מושלמת, שכן לא נוצר המרכיב הצינורי של בלוטת החלב. הצלחנו להתגבר באופן חלקי על בעיה זו בעזרת טיפול בהורמונים אסטרוגן ופרוגסטרון, המבקרים באופן טבעי את התפתחות הבלוטה. במאמץ להגדיל את מספר תאי הגזע, כדי להפיק מהם מספר גדול יותר של תאים פעילים, טיפלנו בהם בחומר הנקרא קסנתוזין. טיפול זה לא הביא לתוצאות המקוות, ובטווח הארוך נמצא דיכוי של חלוקת התאים. תחת זאת בדקנו חלופות אחרות, שהתבססו על הגבלה זמנית של הספקת האנרגיה. לבסוף, הראינו על סמך כמה סמנים חלבוניים, ועל סמך בדיקה של ביטוי הגנים בתאים לפי כלל הרנ"א שבהם (RNA-seq), כי ביכולתנו לחלק את אוכלוסיית תאי הגזע לשתי תת-אוכלוסיות שונות בתפקודן, שיש ביניהן יחסים היררכיים וכן הפיכה של תאים מכל אוכלוסייה לתאים של האוכלוסייה האחרת. נראה שההיררכיה התאית בבלוטת החלב של בקר דומה במידה מסוימת לזו של העכבר או האדם, ויש בה תאי גזע המסוגלים להתמיין ולחדש את הבלוטה. עם זאת, לבלוטת החלב של הבקר, ובמיוחד לפעילות תאי הגזע בבלוטה, יש גם מאפיינים ייחודיים, שאותם יש להמשיך לחקור.