תרומה לאבחון ולטיפול בקורונה
פיליפס תרמה 18 יחידות אולטרסאונד ל-13 בתי חולים בישראל כדי לתמוך באבחון ולאפשר טיפול בנקודות הטיפול הראשוניות לחולי הקורונה
קרן פיליפס (Philips Foundation), אשר משימתה היא לספק גישה לטיפול רפואי איכותי עבור קהילות מוחלשות באמצעות חדשנות, יחד עם פיליפס ישראל, הכריזו על אספקת 18 יחידות של מכשירי אולטרסאונד בנקודות הטיפול הראשוני בחולים, כאשר כל יחידה תסופק יחד עם טאבלט. פתרונות האולטרסאונד יסופקו ל-13 בתי חולים בישראל כדי לתמוך באבחון ולאפשר טיפול ישיר עבור חולי הקורונה. התרומה התאפשרה בזכות התמיכה של HealthIL, קהילת חדשנות ישראלית בתחום הבריאות, אשר הוקמה כדי לשנות את הבריאות באמצעות חדשנות. באמצעות ביצוע בדיקת הדמיה בחולי הקורונה במהלך הטיפול הראשוני, בין אם במחלקות המיון או במחלקת טיפול נמרץ, הרופאים יהיו מסוגלים לאבחן ולנטר את המטופלים מבלי להעביר אותם ברחבי בית החולים ובכך, לסייע להפחית את הסיכון של העברת הווירוס למטופלים אחרים או לצוות הרפואי.
"קרן פיליפס ופיליפס רואות את הצורך לנקוט בפעולה ביחס למגפה עולמית זו, תוך שימוש במומחיות ובפתרונות החדשניים של החברה, אשר עונים על צרכי הבריאות מסביב לעולם במטרה להתמודד עם ההשפעות של וירוס הקורונה", אמרה ד"ר אפרת שפר, נשיאת פיליפס ישראל. "אנחנו רוצים לחזק את המחויבות שלנו לתמוך במערכת הבריאות בישראל ועובדים איתה יד ביד כדי לסייע לנהל את המשבר ולתמוך במטופלים הזקוקים לטיפול הן באזורי המרכז והן באזורי הפריפריה".
אפשרויות חדשות לפיתוח תרופות
פיתוחים חדשים של ביה"ס לרוקחות באוניברסיטה העברית
סרטן על שבב
המעבר לרפואה מותאמת אישית בסרטן מביא איתו הבטחה גדולה. הטיפול הסטנדרטי בסרטן מבוסס על פרוטוקולים ידועים מתוך ניסיון העבר, אך גם חולים עם אותה מחלה לא תמיד מגיבים בצורה דומה לטיפולים. לא פעם חולים סובלים מטיפולים קשים שאינם יעילים דיים למחלה הפרטית שלהם. המעבדה של פרופ' עפרה בני, מבית הספר לרוקחות באוניברסיטה העברית בירושלים, מפתחת שבבים קטנים שבהם ניתן לגדל דוגמאות של גידולים המוסרים בניתוח ולבחון בהם תרופות. הטכנולוגיה המכונה "סרטן על שבב" מאפשרת גידול בצורה תלת-מימדית ותחת זרימה, בצורה המדמה את התנאים בגוף.
ננו-חלקיקים כטיל מונחה לטיפול בסרטן
אחד האתגרים הכי קשים בטיפול בסרטן היא הובלת תרופה בצורה ממוקדת לגידול הסרטני תוך הפחתת החשיפה לתרופה של שאר הגוף ה"בריא". במעבדה של פרופ' בני מפתחים ננו-חלקיקים מכילי תרופה שיודעים להגיע לאזור הסרטני באמצעות שדה מגנטי ולשחרר את תוכן החלקיק בצורה מתוכננת מראש. ננו-חלקיקים "חכמים" אלה יכולים להגדיל את השפעת התרופה ובו-זמנית להפחית משמעותית את הפגיעה ברקמות האחרות. דור מתקדם יותר של החלקיקים מכיל גם יכולת חימום מקומי בהקרנת לייזר שאינה פולשנית ובכך מהווה טיפול משולב וקטלני לסרטן.
נשאי תרופות - שיטה חדשה לייצור חלקיקי תרופה
תרופות רבות עוברות פורמולציה לחלקיקים בתהליכים שדורשים שלבי ייצור רבים וארוכים ואף דורשים נפח גדול. כל מוצר דורש פיתוח פרוטוקול מיוחד וכל שינוי מצריך התאמה מחדש. שיטה חדשנית שפותחה במעבדה של פרופ' עפרה בני בבית הספר לרוקחות בירושלים מאפשרת לייצור חלקיקי תרופה באופן מאוד נשלט בשבב של מספר סנטימטרים שיכול להחליף מיכלים גדולים. שבב זה, המכיל תעלות זרימה מינטוריות (מכונה מיקרופלואידי) מאפשר שליטה מדויקת בתכונות החלקיקים ומאפשרת לייצר פורמולציות אחידות מדויקות וניתנות לשינוי. שיטה זאת יכולה לפתוח אפשרויות חדשות לפיתוח תרופות מיטבי ומהיר יותר מהשיטות הקיימות.
התא כמחשב ביולוגי
חיידקים שפותחו בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון ינטרו חומרים מסוכנים
חוקרים בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון מציגים מחשב ביולוגי מורכב שנבנה בתוך תא חיידקי ומסוגל לנטר חומרים שונים בסביבה. המחשב מזהה ומדווח על חומרים רעילים ואחרים, ובשלב הבא תיבחן יכולתו להתריע על דימומים בגוף האדם. מחקרם של הדוקטורנטית נטלי ברגר ופרופ’-משנה ראמז דניאל, ראש המעבדה לביולוגיה סינטטית, התפרסם ב-NAR ובשמו המלא Nucleic Acids Research.
בעשור האחרון הולכות ונופלות החומות שבין ההנדסה למדעי החיים, ומהמפגש בין שתי הדיסציפלינות השונות נולד מדע חדש: ביולוגיה סינתטית. הביולוגיה הסינתטית מכניסה את ההנדסה לתוך הביולוגיה, מאפשרת לנו לתכנן ולבנות מערכות ביולוגיות שאינן קיימות בטבע ומספקת לנו ארגז כלים חדשני לתכנות-מחדש של הקוד הגנטי ביצורים חיים ובהם האדם.
במאמרם ב-NAR מציגים חוקרי הטכניון ארגון מחדש של המבנה הגנטי של לוציפראז חיידקי - אנזים המניע בחיידק תגובה ביוכימית המתבטאת בפליטת אור. לדברי פרופ’-משנה דניאל, "על סמך המבנה הגנטי של החלבונים המעורבים ביצירת האור בנינו בעצם מחשב ביולוגי בתוך תא חי. במחשב הזה, כמו במחשבים רגילים, פועלים מעגלים המבצעים חישובים מורכבים, רק שכאן אלה מעגלים גנטיים ולא אלקטרוניים". לוציפרז מקודד בחמישה גנים ידועים האחראים ליצירת האור בתא החיידקי. על-ידי פיצול המבנה הטבעי של הלוציפראז יצרו החוקרים מעגלים גנטיים שונים והחדירו אותם לתאים של חיידק אי-קולי. התוצאה: החיידקים המהונדסים משדרים סיגנלים כתוצאה של פעולה חישובית בתוך התא וכך משמשים כחיישנים (ביוסנסורים) חכמים - כלים אנליטיים לניטור ולכימות של זיהומים סביבתיים וחומרים רעילים ואחרים.
פרופ’-משנה דניאל מסביר כי "כיום כבר קיימים התקנים דומים בחיידקים, אבל הם מבוססים על המערכת הקיימת (לוציפראז) כפי שהיא. אנחנו, לעומת זאת, הרכבנו מחדש את המערכת כך שתפעל באופן הרצוי לנו ותאתר את החומרים, ואת שילובי החומרים, שמעניינים את המשתמש. יותר מכך, המערכת שלנו מסוגלת להתמודד עם קלט מרובה, כלומר עם חומרים שונים בעת ובעונה אחת. את הבעיה שעמדה לפנינו - זיהוי מדויק של קלט – קשה לפתור בשלב המדידות או אחריו, והפתרון האופטימלי טמון ברמה התוך-תאית".
היישום הראשון של המערכת החדשנית נבדק, ופעל בהצלחה, בניטור חומצה נלידיקסית - חומר מסוכן הפוגע בדנ"א ומניע תהליכים סרטניים. בשלב הבא יבחנו החוקרים את האפשרות לתכנת את התא החיידקי כך שיתריע על דימומים בגוף האדם. "המחקר שלנו לוקח את הביולוגיה הסינתטית צעד אחד קדימה והופך את הביולוגיה למדע מדויק ומתוכנן", מסכם פרופ’-משנה דניאל. "העולם בכלל, והטכניון בפרט, פועלים כיום להידוק הממשק בין מדעי החיים וההנדסה. במחקר הנוכחי פיתחנו ביו-מחשב מורכב, כלומר מערכת ביולוגית מתוכנתת הממלאת משימות מורכבות. למעשה, אנחנו מציגים כאן אורגניזם חדש, או מחודש, שלא נוצר בתהליך אבולוציוני רגיל אלא בתהליך הנדסי מתוכנן".
איתור, התרעה, מניעה
סטודנטים מהטכניון פיתחו אפליקציה מצילת חיים לניטור מוקדם של שבץ מוחי וזכו במקום השני בתחרות בינ"ל לפיתוח טכנולוגיות רפואיות
קבוצת סטודנטים מהטכניון ומאוניברסיטת מיזורי זכתה במקום השני ב-MedHacks - האקתון לפיתוח טכנולוגיות רפואיות שקיימה אוניברסיטת ג'והנס הופקינס. הפרס ניתן לחברי הקבוצה על פיתוח אפליקציית Scan&Sound לניטור והתראה על שבץ מוחי בשלב ראשוני.
MedHacks הוא ההאקתון הגדול ביותר בארה"ב לפיתוח טכנולוגיות רפואיות, והשנה השתתפו בו יותר מ-1,000 סטודנטים, רופאים, מהנדסים, אנשי מדע ויזמים מכל העולם. האירוע נערך בשיתוף פעולה בין אוניברסיטת ג'והנס הופקינס ל-MLH - ארגון המוביל מאות האקתונים סטודנטיאליים בכל שנה ובמימון גורמים שונים ובהם Google Cloud.
בקבוצת Scan&Sound חברים ארבעה סטודנטים ובוגרים מהטכניון: הדס ברוידא, סטודנטית בפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט (שנה שישית); שון היילברון-דורון, סטודנטית בפקולטה לרפואה (שנה רביעית); שונית פולינסקי, סטודנטית לתואר שני בפקולטה להנדסת מכונות; ורון לירז, בוגר תואר שני בפקולטה להנדסת חשמל ע"ש ויטרבי. הסטודנטית החמישית בקבוצה היא ליאור לוינשטיין, סטודנטית לרפואה (שנה שלישית) באוניברסיטת מיזורי בארה"ב.
למנוע את האירוע הבא
שבץ מוחי הוא תופעה קלינית הפוקדת כל אדם רביעי (בארה"ב) בשלב כלשהו במהלך חייו. אירוע זה יכול להתרחש ברמות שונות של חומרה - משבץ שהאדם כלל אינו מודע לקיומו ועד אירוע המוביל למגבלות קוגניטיביות ומוטוריות חמורות ואף למוות. בנוסף לפגיעה האישית והבין-אישית גוררים אירועי שבץ הוצאות פיננסיות עצומות לאדם, למערכת הבריאות ולמדינה, מה שמגביר את המוטיבציה לפיתוח שיטות לזיהוי השבץ בשלב מוקדם שבו הטיפול בו יעיל יותר.
האפליקציה שפיתחה הקבוצה זכתה במקום השני בהאקתון בקטגוריית "רפואה מותאמת אישית המבוססת על נתונים". Scan&Sound מזהה מצבים מוקדמים ומינוריים של שבץ מוחי על סמך ניתוח קול והבעת פנים וניתוח הנתונים באמצעות בינה מלאכותית. במקרה של שינוי משמעותי תודיע האפליקציה למשתמש, כי הוא סובל מתסמינים שעלולים להצביע על שבץ מוחי ותציע לו להתקשר לאנשי קשר שנקבעו מראש או למוקד חירום.
הדס ברוידא, ראש הקבוצה, העלתה את הרעיון לאחר שאדם קרוב אליה לקה בשבץ מוחי. ביום האירוע נפגש אותו אדם עם חבריו ובני משפחתו, שהבחינו מייד כי משהו אינו כשורה, אולם לא חשדו שמדובר בשבץ. "כתוצאה מכך," מספרת ברוידא, "הגיע האיש לבית החולים באיחור והחמיץ את 'החלון הטיפולי'. מאז לא הפסקתי לחשוב איך למנוע את האירוע הבא ואיך יתכן שהטלפון החכם, שנמצא איתנו כל הזמן ואוסף עלינו מידע ממילא, אינו יכול לזהות ולהתריע שאנחנו לא בסדר".
להגיע לטיפול בזמן
הדס ברוידא ושון היילברון-דורון הכירו כבר קודם, כשהתחרו יחד בהאקתון T2Med שערכה הפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט בטכניון. בעקבות הניצחון ב-T2Med נרשמו השתיים להאקתון בג'והנס הופקינס והזמינו את רון לירז, מהנדס חשמל מוכשר ומנוסה שהכירו ב-T2Med, לחבור אליהן. שתי חברות קבוצה נוספות הגיעו, כמיטב המסורת הישראלית, דרך היכרות אישית וקשר משפחתי. כך התגבשה הקבוצה הטראנס-אטלנטית הייחודית והמגוונת שפיתחה את Scan&Sound.
השופטים בתחרות התלהבו מאוד מהפרויקט וביקשו מחברי הקבוצה, בהומור מעורב בהתפעלות, לזכור אותם גם אחרי שיתעשרו ויתפרסמו ; אבל ברוידא וחבריה מדגישים, כי המטרה האמיתית של הפרויקט היא לתת לכל אדם הזדמנות להגיע לטיפול בזמן ולשמור על מוחו, זהותו וחייו, וכי זאת המוטיבציה המניעה אותם במאמציהם להקים צוות טכנולוגי וליצור שיתופי פעולה עם מחלקות נוירולוגיות ועם מרכזי שיקום בישראל ובארה"ב.
אבחון מוקדם ומהיר של סרטן וניבוי התפתחות גרורות
חוקרת מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון הדגימה את יעילותה של הטכנולוגיה בניבוי גרורות על סמך רקמות שנלקחו מגידולים סרטניים
פרופ' דפנה ויס, חברת סגל בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון, מציגה הצלחה ראשונה באבחון מוקדם ומהיר של סרטן ובניבוי התפתחות גרורות על סמך טכנולוגיה מקורית שפיתחה בשנים האחרונות. לדבריה, "הטכנולוגיה שפיתחתי תאפשר לצוות הרפואי לבדוק, כבר במהלך הניתוח או מייד אחריו, את הסבירות להימצאות גרורות של הגידול באיברים אחרים. זאת הפעם הראשונה שהטכנולוגיה נבדקת על רקמות שנלקחו מגידולים סרטניים, ואני מקווה שהתוצאות המוצלחות יאיצו את תרגומה לשימושים קליניים".
סרטן הוא שם כולל למשפחה רחבה של מאות מחלות בעלות מכנה משותף אחד - שיבוש מנגנוני הבקרה האחראים על קצב חלוקת התאים. המנגנון הסרטני ממיר את חלוקת התאים התקינה, החיונית לקיומו של האורגניזם, בחלוקה מהירה, פרועה ובלתי נשלטת. מאחר שתאים אלה, בניגוד לתאים בריאים, אינם מתים, הגידול מתפשט במהירות וכך דוחק וחונק רקמות חיוניות.
סכנה גדולה במיוחד היא התפשטות גרורות - גידולים שניוניים באיברים שונים בגוף, שמקורם בתאים סרטניים שנדדו מהגידול הראשוני לאיברים אחרים דרך מערכות הדם והלימפה. בשל הקושי לנבא את היווצרותן ולאתר אותן בשלב מוקדם ולטפל בהן ביעילות, גרורות הן הסיבה העיקרית לתמותה מסרטן. לכן ברורה המוטיבציה בפיתוחם של כלי אבחון, שיאתרו גרורות בשלב מוקדם ויתרה מזו, ינבאו מראש את היווצרותן.
זה הרקע לפריצת הדרך הדרמטית שמציגות פרופ' דפנה ויס וקבוצת המחקר שלה בכתב העת Annals of Biomedical Engineering. הטכנולוגיה המקורית שפיתחה פרופ' ויס בעשור האחרון כבר נבחנה בעבר על תאים במעבדה, אולם זו הפעם הראשונה שהיא נבדקת על רקמות שנלקחו מגידולים סרטניים, שהוסרו ממתנדבים עם חשד לסרטן. המחקר נערך בשיתוף רופאים מהמרכז הרפואי רמב"ם והתמקד ברקמות של סרטן הלבלב - אחד מסוגי הסרטן הקטלניים ביותר.
החוקרים השוו את הניבוי שסיפקה טכנולוגיה זו במעבדה להתפתחות הקלינית בפועל, כלומר לבדיקה ההיסטו-פתולוגית של דגימות מהחולה בטווח הזמן הקרוב וכן להתקדמות המחלה כפי שנצפתה בפועל אצל החולה בטווח הרחוק. הממצאים: הטכנולוגיה שפותחה בטכניון מספקת מידע אמין ומהימן באשר לשאלה אם יתפתחו גרורות או אם חלילה כבר התפתחו. מדובר בבדיקה מהירה מאוד יחסית לבדיקות קיימות - כשלוש שעות במעבדה כבר כיום. אחד מיתרונותיה הוא שיעילותה אינה תלויה במידע גנטי ומולקולרי מוקדם על הגידול.
הטכנולוגיה שפיתחה פרופ' ויס מבוססת על מדידות מכניות (מכנו-ביולוגיות) של התנהגות תא מדגימת רקמה על פלטפורמה ייעודית, המכילה משטחי ג'ל המדמים בקשיחותם רקמות בגוף. פלטפורמה זו מאפשרת לבחון את תכונותיהן השונות של התאים - צורתם, הסידור הפנימי בתוכם והכוחות שהם מפעילים על הג'ל כחלק מהליך החודרנות. פרופ' ויס גילתה כי תאים עם פוטנציאל גרורתי גבוה הם חזקים יותר ולכן מצליחים להפעיל לחץ על הג'ל ולחדור לתוכו ; כך, ככל שיותר תאים מהדגימה חודרים פנימה, גדלה ההסתברות שייווצרו גרורות.
על סמך הפוטנציאל הגרורתי של תאים בדגימה של רקמת הגידול, הנמדד בשיטה זו, יוכל הצוות המטפל להתאים למטופל טיפול אפקטיבי במיוחד, וזאת בהתאם לתפיסה של רפואה מותאמת אישית. בדיקה זאת יכולה להיערך כמובן במקביל לבדיקות הסטנדרטיות המקובלות.
במחקר הנוכחי הודגמה הצלחת הטכנולוגיה בסרטן שד ובסרטן לבלב, ובימים אלה נבחנת הטכנולוגיה בסוגי סרטן נוספים. קבוצת המחקר גם מפתחת שיטות של למידת מכונה שיחוללו שיפור דרמטי ברמת הדיוק של הניבויים ובעתיד הקרוב, מעריכה פרופ' ויס, הטכנולוגיה תאפשר לנבא היכן יתפתחו גרורות, אם יתפתחו.
ריפוי אפשרי של הלב
החלבון ששיקם פגיעות לב בעכברים מפעיל את קסמיו גם בחזירים וייתכן שיועיל גם לבני אדם
מחלות לב הן גורם התמותה המוביל בעולם - יותר מכל סוגי הסרטן גם יחד. אחת הסיבות לכך היא העובדה שפגיעה בתאי שריר הלב היא בלתי הפיכה. לפני כשנתיים גילו מדעני מכון ויצמן למדע מולקולה שעשויה לאפשר לתאים אלה להתחדש - עכברים שלקו בהתקף לב חזרו לתפקוד לבבי משופר לאחר הזרקת מקטע של החלבון המכונה אגרין (Agrin). אף שעבודה זאת זכתה לתהודה רבה, היכולת "לתרגם" ממצאים ממחקר בעכברים לכדי טיפול יעיל בבני-אדם היא אחד האתגרים הגדולים בפיתוח תרופות חדשות.
במקרה של מחלות לב, חוליה מקשרת בדרך מהמעבדה לחולה היא מחקר פרה-קליני בחזירים. למה חזירים? מכיוון שיש דמיון מבני ותפקודי בין מערכת הלב וכלי הדם שלהם לזו של בני-אדם. באחרונה הראתה קבוצתו של פרופ' אלדד צחור, מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע ברחובות, כי אגרין יעיל בריפוי הלב גם בחזירים וכי מנגנון הפעולה בחזירים ובעכברים דומה - עדות אפשרית לכך שאגרין יכול לעבוד בכל היונקים ובכלל זאת בבני-אדם. הממצאים שהתפרסמו באחרונה, מצביעים על כך שאגרין עשוי להיות תרופה יעילה לשיקום הלב ולמניעת אי-ספיקת לב כרונית לאחר התקף לב.
ליונקים, ובהם בני-אדם, יש יכולת לחדש את רקמת הלב שלהם - אך יכולת זו אובדת זמן קצר מאוד לאחר הלידה. קבוצתו של פרופ' צחור הראתה במחקר קודם, כי החלבון אגרין המצוי באופן טבעי בלב של עוברי עכברים, ממלא ככל הנראה תפקיד מפתח ביכולת התחדשות זו של הלב. לאחר שהראו כי האגרין מרפא רקמת לב פגועה בעכברים, יצרו המדענים שיתוף פעולה עם פרופ' כריסטיאן קופאט, מהאוניברסיטה הטכנית של מינכן, כדי לבחון את יעילותו גם בחזירים.
במחקר הנוכחי, בהובלת ד"ר כפיר ברוך אומנסקי מקבוצתו של פרופ' צחור, הזריקו המדענים גִרסה סינתטית של אגרין לליבותיהם של חזירים, אשר עברו פציעה המדמה התקף לב. החוקרים ביצעו את המחקר בתנאי בית-חולים והשתמשו בכלים ובנהלים קליניים המקובלים בטיפול בבני-אדם. ד"ר אומנסקי ועמיתיו מצאו, כי מנה אחת של אגרין הפחיתה את הצלקת ושיפרה את תפקוד הלב בחזירים אלה.
החוקרים התמקדו גם במנגנון הפעולה של אגרין וגילו כי בחזירים, כמו בעכברים, החלבון מעורר מגוון פעולות רחב, וזאת כנראה הסיבה לכך שמנה אחת בלבד ממנו הובילה לתוצאות כה מרשימות, שנמשכו גם חודש לאחר הטיפול. הטיפול באגרין הביא לגידול במספר תאי שריר הלב, שבדרך כלל אינם מתחלקים כלל, ואולי אף חשוב מכך, הוא מנע את מותם - במיוחד באזורי הגבול שבין הרקמה הפצועה לבריאה - ומנע בכך את התפשטות רקמת הצלקת. בנוסף, אגרין הפחית את התגובה הדלקתית של המערכת החיסונית ועודד יצירת כלי דם.
במהלך המחקר התברר כי השיטה היעילה ביותר להחדרת אגרין ללב הפגוע של החזירים הינה הזרקה לתוך העורק באמצעות צנתר (קתטר) המשמש לפתיחת עורקים והרחבתם בצנתור. משמעות הדבר היא שאם וכאשר יאושר אגרין לטיפול בבני-אדם, אפשר יהיה לטפל באמצעותו בחולים בזמן שהם עוברים צנתור.
על מחסום טבעי המפריע לתכנות מחדש של תאי לבלב
אחד הכיוונים המבטיחים לטיפול עתידי בסוכרת, הנחקר במכון ויצמן למדע, הוא תכנות מחדש של תאים בלבלב כך שיחליפו את התאים מייצרי האינסולין שפעילותם השתבשה
עם מאות מיליוני חולים ברחבי העולם וללא אפשרות ריפוי, אין פלא שמחלת הסוכרת עומדת במוקד תשומת הלב של מעבדות מחקר רבות. אחד הכיוונים המבטיחים לטיפול עתידי בסוכרת הוא תכנות מחדש של תאים בלבלב כך שיחליפו את התאים מייצרי האינסולין שפעילותם השתבשה. תכנות מחדש של תאים נעשה כבר כיום בתנאי מעבדה, אך בהצלחה חלקית בלבד. מדעני מכון ויצמן למדע חשפו באחרונה מחסום טבעי המפריע לתכנות מחדש של תאי הלבלב; תגלית זו עשויה לסלול את הדרך לטיפול עתידי בסוכרת.
לסוכרת יש שני מופעים מרכזיים: סוכרת מסוג 1 ("סוכרת נעורים"), המאובחנת על-פי רוב כבר בגיל צעיר ונובעת ממתקפה של המערכת החיסונית על יצרני האינסולין בלבלב (תאי בטא), וסוכרת מסוג 2, שבה תאי הבטא כורעים בהדרגה תחת עומס-יתר של ביקוש לאינסולין. קיימים כיום טיפולים שונים, כולל זריקות אינסולין, נגד תסמיני המחלה, אך במקרים רבים הסוכרת ממשיכה להחמיר, ועלולה לגרום סיבוכים קשים. בשנים האחרונות, במסגרת טיפול ניסיוני, מושתלים תאי בטא מתורמים בחולי סוכרת מסוג 1, אך טיפול זה אינו מיטבי - הן בשל המחסור הקיים בתאים להשתלה, והן לאור העובדה שכמו בכל השתלת איברים, על המטופל ליטול תרופות המדכאות את המערכת החיסונית כדי למנוע את דחיית השתל.
מולקולות שמפעילות או מכבות קבוצות של גנים
כיוון מחקרי אחר שמעורר תקווה חדשה הוא, כאמור, תכנות מחדש של תאים בלבלב. בשנים האחרונות גילו מדענים כי תאים בוגרים בגופנו אינם כה "מקובעים" בצורתם הסופית כפי שחשבו בעבר. קבוצות מחקר רבות ברחבי העולם עוסקות כיום בהחזרת תאים בוגרים למצב של תאי גזע, בעוד קבוצות מחקר אחרות, ובהן קבוצת המחקר של פרופ' מייקל ווקר, מהמחלקה למדעים ביו-מולקולריים במכון ויצמן למדע, מתמקדות באפשרות לתכנת מחדש תאים למטרות שונות. באחרונה ניסו בקבוצתו של פרופ' ווקר לתכנת מחדש את "קווי הייצור" של תאי הלבלב המפיקים אנזימי עיכול כך שיחליפו את תאי הבטא בלבלב שפעילותם נפגעת בסוכרת. תאים אלה הם מועמדים טובים לתכנות מחדש, שכן הן מיקומם והן מקור התפתחותם דומים לאלה של תאי בטא, ולכאורה די ב"הדלקה" או ב"כיבוי" של קומץ גנים על מנת לבצע את שינוי הייעוד.
החוקרים, בהובלת החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר עופר אלחנני, גידלו תאי לבלב במעבדה והכניסו לתוכם גורמי שעתוק - מולקולות שמפעילות או מכבות קבוצות של גנים - הקשורים ביכולות ייצור האינסולין של תאי בטא. כדי לזהות אילו תאים החלו להשתנות ולהפוך לתאי בטא, הם הוסיפו תגית פלואורסצנטית הזוהרת רק בתאים המייצרים אינסולין. כאשר חלק מהתאים זהרו, הפרידו אותם החוקרים משאר התאים בעזרת ציטומטריית זרימה, וכך יצרו שתי קבוצות תאים: כאלה ש"הפכו את עורם" ותוכנתו מחדש, וכאלה שנותרו בשלהם. השוואה בין שתי הקבוצות העלתה שהשוני בין התאים טמון בנוכחותו של גורם שעתוק נוסף המכונה REST. גורם שעתוק זה מתבטא בתאי לבלב שמפרישים אנזימי עיכול - אך לא בתאי בטא. כאשר המדענים חסמו את פעילותו של גורם שעתוק זה, תהליך התכנות מחדש היה יעיל בהרבה.
בהמשך, גילו החוקרים כיצד מונע REST מגנים מרכזיים בתאי בטא להתבטא בתאי הלבלב האחרים: הוא נקשר לגנים חיוניים מסוימים בקרבת אתרי הקשירה של גורמי השעתוק שבהם השתמשו המדענים, ובכך חוסם את פעילותם ומשתיק את הגנים. "על מנת לתכנת מחדש תאים ביעילות, יש להבין תחילה את התהליך על פרטיו המולקולריים ואת המחסומים הטבעיים שמונעים את התרחשותו בתאים רגילים", אומר פרופ' ווקר. "זיהוי REST כמחסום כזה מספק לנו כלים חדשים ליצירת תאים המייצרים אינסולין". מוסיף ד"ר אלחנני: "אף כי צפויים מכשולים רבים בהעברת ידע בסיסי זה לשירות הרפואה, גילוי הסיבה לכך שדבר מה אינו עובד כמצופה הוא הצעד הראשון בדרך לתיקונו".
במחקר זה השתתפו גם ד"ר יונתן סובל, ליטל פובודובסקי ואיתי וקנין מהמחלקה למדעים ביו-מולקולריים, ד"ר תומר מאיר סלמה וד"ר דינה לשקוביץ, מהמחלקה לתשתיות מחקר מדעי החיים, וד"ר דרור קולודקין-גל, מהמרכז הרפואי האוניברסיטאי הדסה.
