הירוק החדש: הצמח הדרום-אפריקאי שנושף בעורפו של הקנאביס

צמח דרום-אפריקאי המשמש בטקסים שבטיים ומכונה בתרגום חופשי "מטריה צמרירית" מייצר שלל חומרים פעילים (קנאבינואידים) המזוהים עם קנאביס, אף שאינו קרוב משפחה בוטני של הצמח הירוק המפורסם. במחקר המתפרסם היום בכתב-העת המדעי Nature Plants, זיהו מדעני מכון ויצמן למדע כי הצמח בעל הפריחה הקטיפתית-צהובה דמוית-המטריה מייצר עשרות קנאבינואידים שחלקם עשויים להיות בעלי שימושים רפואיים. המדענים אף חשפו את תהליכי הייצור של חומרים אלה בצמח והראו כי ניתן לשחזרם במעבדה ליצירת קנאבינואידים מוכרים ואף להנדסת חדשים.

"מצאנו מקור חדש של קנאבינואידים ופיתחנו כלים המאפשרים לנו לייצר אותם במעבדה ולחקור את הפוטנציאל הרפואי העצום שלהם", אומרת ד"ר שירלי (פאולה) ברמן שהובילה את המחקר במעבדתו של פרופ' אסף אהרוני במחלקה למדעי הצמח והסביבה של המכון. גם לאחר הגילוי המפתיע – צמח הקנאביס שומר על הבכורה עם יותר מ-100 קנאבינואידים היוצאים ממפעלו וקרויים על שמו. עם זאת המטרייה הצמרירית – קרובת משפחה מהירת צמיחה של חמנייה, חסה ודם המכבים – בהחלט נושפת בעורפו עם יותר מ-40 קנאבינואידים, שרובם כלל לא היו מוכרים עד כה.

כבר כיום קנאבינואידים מצויים בשימוש נרחב להקלה בכאבים, בחילות, חרדה והתקפי אפילפסיה, ונראה כי רשימת ההתוויות הרפואיות שלהם רק גדלה והולכת. ההבטחה הרפואית הטמונה בחומרים אלה הובילה את מעבדתו של פרופ' אהרוני לרדת לשורשיה של המטריה הצמרירית, או בשמה המדעי Helichrysum umbraculigerum. כבר עשורים רבים ידוע כי בשבטים בדרום-אפריקה נהוג להעלות צמח זה באש למטרות פולחן או בטקסי ריפוי – עדות אפשרית לכך שאדי השריפה הם בעלי השפעה פסיכואקטיבית. ואכן, לפני יותר מ-40 שנה, מצאו מדענים גרמנים ראיות ראשוניות לכך שהצמח מכיל קנאבינואידים, אך ממצאים אלה לא שוחזרו עד כה במחקרים עדכניים יותר.

כעת במחקר החדש, אישרו ד"ר ברמן ועמיתיה ממצאים אלה תוך שימוש במגוון רחב של טכנולוגיות חדישות: ריצוף הגנום של המטריה הצמרירית ושימוש בכלים מתחום הכימיה האנליטית המתקדמת, כולל ספקטרוסקופיית מאסות ברזולוציה גבוהה, כדי לזהות אילו קנאבינואידים מקודדים בו. כמו כן, נעזרו המדענים בתהודה מגנטית גרעינית (NMR) כדי לחשוף את המבנה המדויק של יותר מעשרה מהקנאבינואידים וכן חומרים קשורים נוספים. ולבסוף, חשפו את המסלול הביוכימי המלא של ייצור הקנאבינואידים בצמח, וזיהו היכן מתרחש תהליך הייצור.

""העובדה שבמהלך האבולוציה, שני צמחים שכלל אינם קשורים זה לזה מבחינה גנטית פיתחו את היכולת לייצר קנאבינואידים, מצביעה על כך שיש לחומרים אלה תפקידים אקולוגיים חשובים"

בניגוד לקנאביס, אשר מייצר חומרים אלה בפרחיו קצרי המועד, המטריה הצמרירית מייצרת את הקנאבינואידים בעיקר בעליה הרב-שנתיים – עובדה אשר עשויה להקנות לה יתרון כלכלי על פני קנאביס. למרות הבדל משמעותי זה, יש הרבה מן המשותף בין הצמחים בכל הנוגע לתהליך הייצור: המדענים גילו כי האנזימים המעורבים בהפקת הקנאבינואידים שייכים בשני המקרים לאותן המשפחות – לפחות לאורך כל חציו הראשון של תהליך הייצור.

שישה מהקנאבינואידים שנמצאו במטריה הצמרירית זהים לאלה שבקנאביס, אך הם אינם כוללים שניים מהחומרים המפורסמים ביותר: THC ו-CBD. לעומת זאת, הם כן כוללים את ה-CBG, כוכב עולה בשמי הקנאבינואידים בזכות הפוטנציאל הרפואי שלו והיעדר השפעתו הפסיכואקטיבית. בנוסף, גרסת החומצה של CBG, המצויה בצמח בריכוז גבוה יחסית, הינה חומר מוצא לכל הקנאבינואידים הקלאסיים – ממצא המחזק עוד יותר את ההבטחה הטמונה בצמח כמקור עתידי רב ערך לקנאבינואידים.

עד היום לא התגלו תפקידיהם של הקנאבינואידים בצמחים, אך ההשערה היא שהם מגינים עליהם מפני בעלי-חיים או מסכנות סביבתיות אחרות. "העובדה שבמהלך האבולוציה, שני צמחים שכלל אינם קשורים זה לזה מבחינה גנטית פיתחו את היכולת לייצר קנאבינואידים, מצביעה על כך שיש לחומרים אלה תפקידים אקולוגיים חשובים", מדגיש פרופ' אהרוני. "יידרש מחקר נוסף כדי לברר מהם אותם תפקידים".

החוקרים לא הסתפקו במיפוי תהליך הייצור של הקנאבינואידים בצמח וניסו לייצר בעצמם קנאבינואידים במעבדה: לשם כך הם ייצרו תחילה את האנזימים החדשים שהתגלו במחקר בעלי צמח הטבק, ואז נעזרו באנזימים אלה כדי לייצר את הקנאבינואידים עצמם בתאי שמרים. הוכחת ההיתכנות של יכולות ייצור אלה מסמנת דרך חדשה להפקת קנאבינואידים הן למטרות מחקריות והן למטרות יישומיות. יתרה מכך, בעתיד ניתן אולי יהיה להשתמש בשיטות אלה להנדסת קנאבינואידים חדשים שאינם קיימים בטבע, למטרות רפואיות.

למעשה, גם הקנאבינואידים החדשים שהתגלו עשויים להוביל לאפשרויות ריפוי חדשות. אומרת ד"ר ברמן: "הצעד המרגש הבא יהיה לאפיין את התכונות של יותר מ-30 קנאבינואידים חדשים שגילינו בצמח, ולראות אילו שימושים רפואיים עשויים להיות להם".

ד"ר ברמן הובילה את המחקר יחד עם שלושה חוקרים בתר-דוקטוריאליים נוספים במעבדתו של פרופ' אהרוני: ד"ר לואיס אלחנדרו דה הארו, ד"ר אדם יוזביאק וד"ר פראשנט ד' סונאוואן. במחקר השתתפו גם ד"ר שאנטאן פנדה, זואי פנקס-פזי, ד"ר יונגהוי דונג, ד"ר ילנה צבטיצאנין, רותם ליבנה, ד"ר שגית מאיר וד"ר אילנה רוגצ'ב ממעבדתו של פרופ' אהרוני; ראנג'יט ברבול ממעבדה כימית לאומית CSIR שבפונה, הודו; ד"ר טלי שרף, ד"ר אייל שמעוני, ד"ר סמדר זידמן וד"ר נילי דזורלה מהמחלקה לתשתיות למחקר כימי של המכון, וד"ר יקטרינה קופיטמן מהמחלקה לתשתיות מחקר מדעי החיים של המכון.