ממציאי השנה

פרופ' מתי פרידקין מהמחלקה לכימיה אורגנית, ופרופ' יורם שכטר מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, זכו בפרס "ממציאי השנה" מטעם חברת "ידע" לשנת 2009. הפרס ניתן להם על תרומתם המשמעותית להרחבת היעילות והזמינות הביולוגית של תרופות המבוססות על חלבונים. תרופות אלה נחלקות למעשה למספר סוגים: חלבונים, פפטידים (רצפים קצרים של מספרחומצות אמיניות), ונגזרות של חומצות אמיניות בודדות. מדובר בקבוצת תרופות גדולה מאוד, המשמשות לטיפול במיגוון מחלות, לרבות סרטן, וכן למלחמה בחיידקים מזיקים שונים. הטכנולוגיות החדשות שפיתחו פרופ' פרידקין ופרופ' שכטר מעוררות עניין רב במעבדות המחקר ובתעשיית התרופות כאחת, בעיקר מכיוון שהשיטות הנהוגות כיום למתן תרופות כאלה מתאפיינות במספר ליקויים: אפשר לתת אותן רק באמצעות זריקה; הן מפורקות בזרם הדם על-ידי אנזימים החותכים חלבונים; וחלבונים קטנים מפונים מזרם הדם תוך זמן קצר באמצעות הכליות. כדי לעקוף את שתי הבעיות האחרונות נהוג לתת זריקות רבות, דבר שעלול לגרום לבעיה אחרת - מינון יתר.

 

במשך עשרות שנים ניסו מדענים רבים במקומות שונים בעולם לפתח תרופות שיעקפו את הקשיים האלה. גישה אחת שנועדה לעשות זאת מבוססת על חיבור שרשרת או מספר שרשרות של פולימר סינתטי הקרוי "פוליאתילן-גליקול" לתרופה. החומר מגן על התרופה מפני אנזימים מפרקים, וגם מגדיל את משקלה, דבר שמונע מהכליות לפנות אותה במהירות, ומאריך את משך שהייתה בזרם הדם. עם זאת, עד היום אפשר היה להשתמש בשיטה רק במספר קטן של תרופות חלבוניות קטנות, מכיוון שבמקרים רבים הפוליאתילן-גליקול מפריע לפעילות החלבון, ולעיתים אפילו מבטל את השפעתו הרפואית.

פרופ' פרידקין ופרופ' שכטר ביקשו לשפר את יעילות התרופות, ולמנוע את רעילותן. הם הצליחו לתכנן סוג מיוחד של חלבון אשר כתוצאה משינוי מכוון נעשה בלתי-פעיל בעת ההזרקה. לאחר ההזרקה, כשהוא כבר בתוך הגוף, "מתעורר" החלבון לפעילות - ומשיב לעצמו את היכולת לבצע פעולה רפואית. הזרקת החלבון בגרסתו הלא פעילה מבטלת גם את בעיית הרעילות. פרופ' פרידקין: "מדובר בשיטה כללית שאפשר להשתמש בה בכל סוג של מולקולה קטנה או גדולה, המכילה קבוצות אמיניות, בעלת משך חיים קצר, שעלולה להיות מפונה במהירות על-ידי הכליות".

 

בשלב הבא שילבו המדענים את העיקרון החדש שפיתחו עם הגישה הקיימת, של חיבור פוליאתילן-גליקול לחלבון, וקיבלו שיטה חדשה: קישור הפיך של פוליאתילן גליקול. הפולימר הסינתטי נקשר לתרופה בקשר כימי המתפרק בזרם הדם. עם שחרור הפוליאתילן-גליקול, חוזרת התרופה הלא פעילה למצבה הפעיל. פרופ' שכטר: "הקשרים הכימיים אינם מתפרקים בבת אחת, וכך החלבון הפעיל משתחרר באופן איטי, הדרגתי ומבוקר. כך מתקבלת השפעה רפואית יעילה במיוחד, וללא סיכון של מינון יתר".

 

תרופות חלבוניות לטיפול במחלות מוח ניווניות - כמו אלצהיימר ופרקינסון - נדרשות להתמודד עם מכשול נוסף. כמו מבצר, המוח מוגן מאחורי מחסום אשר "מסנן" את החומרים הרשאים להיכנס אליו מזרם הדם. תרופות - ובעיקר תרופות המבוססות על חלבונים - אינן מסוגלות לחצות את המחסום. לעומת זאת, למספר חלבונים טבעיים יש "אישורי מעבר" המאפשרים להם לעבור ב"שערים" מיוחדים. מדענים ניסו להשתמש בחלבונים האלה כ"שירות הסעות" שיעביר את התרופות אל תוך המוח, אך גם במקרה זה - קישור התרופות לחלבונים המובילים גרם לאיבוד יכולת הפעולה של התרופות.

 

פרופ' פרידקין ופרופ' שכטר הצליחו להתגבר גם על בעיה זו באמצעות שילוב הגישה שפיתחו, של קישור הפיך לפוליאתילן-גליקול, עם השימוש בחלבונים מובילים. כך הצליחו להעביר לתוך המוח גם תרופות בלתי-חדירות. במוח השתחררו התרופות מהחלבונים המובילים, ובעקבות זאת חזרו למצבן הפעיל שמאפשר להן לבצע פעילות רפואית.

 

חברת "ידע ומחקר ופיתוח", המקדמת יישומים תעשייתיים המבוססים על המצאותיהם של מדעני מכון ויצמן למדע, הגישה כבר בקשות לרישום מספר פטנטים על השיטה. בימים אלה מנהלת החברה מגעים עם מספר חברות תרופות המפתחות ומייצרות תרופות המבוססות על חלבונים, אשר מתעניינות באפשרויות לפתח יישומים רפואיים של השיטה החדשה.