אנזים אחד, שלושה ממדים

 

צוות רב-תחומי של מדענים ממכון ויצמן למדע פיענח באחרונה את המבנה המרחבי התלת-ממדי של האנזים גלוקוסרברוסידס. חלק מהמוטציות שמתחוללות באנזים זה הן הגורם למחלת גושה, שהיא מחלה גנטית התוקפת בעיקר יהודים אשכנזים. תגלית זו עשויה להוביל לפיתוח מספר סוגים של תרופות יעילות לטיפול במחלה.

 

מחלת גושה התגלתה בשנת 1882 בידי הרופא הצרפתי פיליפ גושה. סימני המחלה הם טחול וכבד נפוחים ומוגדלים, עד כדי פגיעה בתפקודיהם. בגרסה נדירה יחסית של המחלה היא פוגעת גם במוח. בשנות ה20- התברר, שהגורם למחלה הוא הצטברות יתר של מולקולות דמויות שומן הקרויות ליפידים מסוג גלוקוסילסרמיד. בשנות ה60- התברר שהגורם להצטברות הליפידים הוא תפקוד לקוי של אנזים מסוים, שתפקידו לפרק את הליפידים ולבקר את כמותם. בשנות ה80- התגלה הגן האחראי לייצורו של האנזים המפרק, והתברר שמוטציות המתחוללות בגן הזה הן הגורמות לפגיעה בתפקוד האנזים, ובכך מחוללות את מחלת גושה. בראשית שנות ה90- החלה חברת "גנזיים" מארה"ב להפיק את האנזים התקין משיליות, ולאחר מכן פיתחה דרך להפיקו בטכניקות של הנדסה גנטית, בתרביות תאים. כיום מטופלים אלפי חולים במחלת גושה בהזרקה של אנזים תקין המופק בדרך זו, הקרויה "טיפול באנזימים חלופיים", או בקיצור ERT. עלות הטיפול בטכניקה זו היא בין 100 אלף ל300- אלף דולר לחולה, לשנה. מכאן ברורה חשיבותה של האפשרות, העולה ממחקרם הנוכחי של מדעני מכון ויצמן, לפתח סוגים שונים של תרופות יעילות למחלה.

 

צוות המדענים ממכון ויצמן שיצא לפענח את מבנה האנזים, שמוטציות שלו מחוללות את המחלה, כלל את פרופ' טוני פוטרמן מהמחלקה לכימיה ביולוגית, פרופ' יואל זוסמן מהמחלקה לביולוגיה מבנית, ופרופ' ישראל סילמן מהמחלקה לנוירוביולוגיה. כן השתתפו במחקר ד"ר מיכל הראל, לילי טוקר, ותלמיד המחקר חי דביר, כולם ממכון ויצמן למדע.

 

כדי לפענח את המבנה המרחבי התלת- ממדי של האנזים יש לייצר ממנו גבישים. מדענים רבים, בכל העולם, מנסים זה עשור שנים להתמודד עם האתגר הזה. מדעני המכון ניסו - ובאחרונה אף הצליחו - לפתור את הקושי הזה באמצעות קיצור מסוים של שלוחות סוכריות המהוות חלק מהאנזים.

 

לאחר שהצליחו לגבש את האנזים, הפעילו החוקרים טכניקת מחקר הקרויה קריסטלוגרפיה בקרני X ("רנטגן"). בשיטה זו מקרינים את הגבישים בקרינת X , ועל פי מדידת הקרינה המתפזרת מהגביש אפשר ללמוד על המבנה המרחבי, התלת-ממדי, של המולקולות שמרכיבות אותו. במקרה זה השתמשו החוקרים בקרינה שמקורה בסינכרוטרון, שהוא מאיץ מיוחד המפיק קרינת X. התהליך בוצע בסינכרוטרון האירופי - ESRF - שבגרנובל, צרפת (ישראל היא חברה מלאה בארגון המפעיל את המתקן הזה).

 

גילוי המבנה של האנזים התקין עשוי להוביל לפיתוח תרופות שונות לטיפול במחלת גושה. ראשית, המידע הזה עשוי לסייע בעיצוב אנזים יעיל יותר שיוזרק לחולים ויחליף את מולקולות האנזים הפגומות שבגופם. מדובר בשיפור היעילות של האנזים בהשוואה לאנזים החלופי המשמש כיום כתרופה לטיפול בחולי מחלת גושה. זוהי שיטת ERT שכבר אושרה על-ידי מינהל המזון והתרופות של ארה"ב ( (FDA, ולפיכך נראה שהיא עשויה להוות תחליף זמני יעיל עד שבעתיד הרחוק אולי יפותח טיפול גנטי במחלה (כידוע, הניסיונות לפיתוח טיפולים גנטיים נתקלים באחרונה בקשיים). סוג אחר של תרופות שאפשר יהיה לפתח הודות למחקר החדש הוא עיצוב של מולקולות קטנות שישלימו את האנזימים הפגועים שבגוף החולים, ויחזירו אותן לפעילות תקינה.

 

חברת "ידע", העוסקת בקידום יישומים תעשייתיים על בסיס פירות מחקריהם של מדעני מכון ויצמן למדע, הגישה בקשה לרישום פטנטים על שימושים רפואיים בממצאים אלה.