מבט על

 

 

ההולך על הקרקע באיזור נסקה, פרו, אינו יכול לנחש כי מבט מן האוויר על המדבר יגלה צורות ענק מורכבות - ובהן עכבישים, קופים ואנשים - שאין כל דרך לראותן בשלמותן מקרוב, מגובה פני הקרקע. האפשרות להשתמש במבט-על כדי לחשוף תבניות, מגמות ותהליכים הולכת ומתקבלת בחקר מדעי החיים, והיא מגובה על-ידי התפתחויות טכנולוגיות. אל הפרויקטים הגנומיים, המספקים תמונה מקיפה של החומר הגנטי, הצטרפו טכנולוגיות אשר מאפשרות מיפוי של מערכי חלבונים ("פרוטאומיקס") ושל כלל הגנים המתבטאים ("טרנסקריפטומיקס"). השחקן הצעיר יחסית במגרש הזה הוא ה"מטבולומיקס": טכנולוגיה המאפשרת קבלת פרופיל של כלל המולקולות הקטנות - כמו הורמונים, ויטמינים, חומצות אמינו וחומרים רבים נוספים - המצויות בתא, ברקמה או ביצור חי. פרופיל כזה יכול לשמש הן ככלי דיאגנוסטי והן ככלי מחקרי, שיישומיו כוללים, בין היתר, קביעת תפקידים של גנים לא מוכרים, זיהוי מסלולים מטבוליים חדשים, אופטימיזציה של הנדסה גנטית, ועוד.

 

מעבדתו של ד"ר אסף אהרוני במחלקה למדעי הצמח היא היחידה בארץ - ואחת ממספר מעבדות בודדות בעולם - בה הוקמה מערכת מטבולומיקס המסוגלת לספק פרופיל מטבולי כזה ולנתח אותו. ד"ר אהרוני וחברי קבוצתו - עמיתת המחקר ד"ר אילנה רוגצ'ב, תלמיד המחקר סרגיי מליצקי, טכנאית המעבדה ד"ר שגית מאיר, ד"ר לאוניד ברודסי, האמון על הצד המתמטי-סטטיסטי, ובשיתוף עם ד"ר אריה תשבי מהמחלקה לתשתיות למחקר כימי - משלבים שיטות מתחום הכימיה האנליטית, הביולוגיה המולקולרית ושיטות לעיבוד מידע, באופן המאפשר להם לבחון את ה"עצים" מבלי להזניח את ה"יער". בשל היותה מערכת כללית, הפכה המעבדה למוקד עלייה לרגל עבור מדענים מהמכון, וממוסדות מחקר נוספים, המעוניינים להשתמש בשירותיה לצורך מחקרים בנושאים שונים. ד"ר אהרוני, מצידו, משתמש במערכת שפיתח עבור שורה של מחקרים העוסקים בוויסות מסלולים מטבוליים בצמח.

 

עיקר העניין של ד"ר אהרוני מופנה למטבוליטים משניים - שם כולל לחומרים שאינם חיוניים לתיפקודו של הצמח אך ממלאים בו תפקידים חשובים, בעיקר בהגנה מפני גורמי מחלות ומפני תנאי סביבה קשים. מספר הסוגים של מטבוליים משניים מוערך ב-200,000 בממלכת הצמחים כולה, ובתא בודד קיימים בין 5,000 ל-20,000 חומרים כאלה. ברור כי שיטות האנליזה המסורתיות, אשר יודעות "לחפש" חומרים בודדים ומוכרים, אינן מסוגלות להתמודד עם אתגר כזה. כאן בדיוק נכנסת לפעולה גישת ה"מטבולומיקס". במערכת הנמצאת במעבדתו של ד"ר אהרוני - המבוססת על ספקטרוסקופיית מאסות, ומשלבת מספר שיטות להפרדת החומרים ולזיהויים - מתקבלים נתונים המייצגים אלפי חומרים לא מוכרים. כך, לדוגמה, בצמד מחקרים, שהתפרסם בכתבי העת Plant Physiology ו-PLoS Genetics, יצרו ד"ר אהרוני וחברי קבוצתו פרופיל מטבולי מקיף של רקמות שונות בפרי העגבניה, ועקבו אחר השינויים המתחוללים בו במהלך ההבשלה. בתוך כך התגלה מסלול מטבולי לא מוכר, האחראי על הצטברות חומר הגנה בקליפת הפרי הבשל.

 

אבל למערכת לא איכפת אם מכניסים לתוכה רסק עגבניות או מיצוי תאי כבד. מדענים בפקולטות למדעי החיים במכון מנצלים אותה למיגוון רחב של מחקרים. כך, בין היתר, משתמש בה ד"ר רון מילוא כדי להשוות חיידקים שעברו הנדסה גנטית לחיידקים רגילים; פרופ' צחי פלפל ביצע אנליזה מטבולית של מוטנטים בשמרים; פרופ' דן תופיק מנסה לזהות את תוצרי "העבודות הצדדיות" של אנזימים שונים; ופרופ' אבי לוי מתחקה אחר השינויים המטבוליים שהתחוללו בחיטה במהלך האבולוציה ותהליכי הביות. נראה שכמו הרבה פעמים בהיסטוריה של המדע, כלי חדש פותח שדות מחקר חדשים ואפשרויות חדשות ללמוד על עובדות החיים.