מחלות אוטו-אימוניות מתנהלות באיבר הפגוע כ"מבצע מתגלגל" ודינאמי, כשהמערכת החיסונית "בוחרת" לה בכל פעם חלבון אחר, שאותו היא מזהה בטעות כ"אויב", ואותו היא תוקפת. תפיסה זו, הנחקרת, בין הייתר, על-ידי פרופ' אברהם בן-נון מהמחלקה לאימונולוגיה במכון ויצמן למדע, מציבה אתגרים חדשים לפני המדענים המחפשים דרכים לבלימת המחלות האלה. דרך אחת לטיפול עשויה להיות החלשת המערכת החיסונית התוקפת, אבל אז תיחלש גם יכולתה של המערכת להגן על הגוף מפני גורמי מחלות שונים. לפיכך, מבקשים החוקרים למצוא דרך להחליש באופן ייחודי את המתקפה של המערכת החיסונית על חלבוני הגוף, מבלי לפגוע בכושר הפעולה הכללי של המערכת נגד גורמי מחלות ופולשים זרים. האתגרים האלה הביאו את פרופ' בן-נון לפיתוח אסטרטגיית טיפול חדשה, הכוללת שימוש בשיטות של הנדסה גנטית, לטיפול במחלות אוטו-אימוניות בכלל ובטרשת נפוצה בפרט. מחלה אוטו- אימונית מתחוללת כאשר המערכת החיסונית תוקפת חלבונים עצמיים של הגוף, דבר שמחבל בתיפקודן של מערכות שונות באיבר המותקף. הסיבה ל"עוינות" הפתאומית ולתוקפנות של המערכת החיסונית נגד מרכיבי הגוף עדיין אינה מובנת כל צורכה, אבל נראה שהדבר נובע מכשל מסוים ביכולתה של המערכת החיסונית להבדיל בין חלבונים עצמיים של הגוף לבין פולשים זרים וגורמי מחלות. כאשר החלבון המותקף - כנראה בטעות - חיוני לפעילותם התקינה של תאים מייצרי אינסולין, מתפתחת בגוף המחלה האוטו- אימונית סוכרת נעורים. כאשר המערכת החיסונית תוקפת - כנראה בטעות - את שכבת המיילין העוטפת את סיבי העצב במוח ובמערכת העצבים המרכזית, מתחוללת בגוף המחלה האוטו-אימונית טרשת נפוצה.

 

החוקרים שחקרו את הטרשת הנפוצה הניחו במשך שנים לא מעטות, מסיבות שונות, שהמתקפה של המערכת החיסונית על המיילין מתמקדת באחד מחלבוני "משפחת" המיילין, הקרוי MBP . אבל מחקרי המשך הראו, שהמתקפה יכולה להתמקד גם בחלבון אחר מאותה "משפחה", הקרוי PLP. לפני שנים אחדות גילו פרופ' בן-נון וד"ר ניקול קרלרו דה-רוסבו "בן" נוסף, שלישי, ממשפחת המיילין, שגם הוא יכול להוות "מטרה" להתקפתה של המערכת החיסונית נגד המיילין: החלבון הקרוי MOG. באחרונה הצליחו פרופ' בן-נון וחברי קבוצת המחקר שלו לגלות עוד שני חלבונים מאותה "משפחה" (OFP, MOBP), הממקדים אליהם את "חמתה" של המערכת החיסונית.

 

אם לא די בהפתעה שחוללו התגליות האלה, התברר שבחולים שונים, ובזמנים שונים, יכולה המערכת להתקיף כל אחד מחמשת חלבוני המיילין. ממצאים אלה הובילו לפיתוח התיאוריה על "המבצע המתגלגל": המערכת החיסונית מתחילה לתקוף חלבון אחד מ"בני המשפחה", ואחר כך עוברת לתקוף את החלבונים האחרים, בזה אחר זה, או כמה מהם בעת ובעונה אחת, תוך שהיא "נוטשת" את חלבוני המטרה הראשוניים. ממש כמו שריפה בשדה קוצים. תופעה זו הוגדרה על-ידי חוקרים אמריקאיים שתיארו אותה כ"התפשטות אוטו-אימונית".

 

תפיסה זו של מנגנון ההתנהלות של המחלות האוטו-אימוניות הביאה את החוקרים, במקומות שונים בעולם, לחיפוש דרכים לדיכוי ייחודי של התגובה האוטו- אימונית המכוונת נגד כל החלבונים המותקפים בעת ובעונה אחת (מבלי לשתק כליל את המערכת החיסונית). דרך אפשרית אחת לעשות זאת היא לבדוק בכל חולה באיזה שלב, בדיוק, של "שריפת הקוצים" הוא נמצא, כלומר, איזה חלבון מהווה ברגע נתון את המטרה למתקפתה של המערכת החיסונית.

 

כדי להימנע מהצורך בבדיקות מורכבות, תלויות-זמן ויקרות כאלה, החליט פרופ' בן-נון ליצור חיסון שיפעל בעת ובעונה אחת נגד כל חמשת חלבוני המטרה הידועים, ויוכל להתאים לכל חולה, ללא תלות בשלב שבו מתחוללת המתקפה בגופו. לצורך זה זיהו החוקרים את האתרים "מושכי האש" העיקריים המצויים בכל אחד מחמשת חלבוני המטרה. מחקרים אלה התבססו על מודלים ממוחשבים שהופעלו בשיתוף עם ד"ר מירי אייזנשטיין, ועל בחינת האפשרויות במערכות ביולוגיות. לאחר מכן הכינו גן סינתטי המקודד את כל האתרים האלה ברצף מולקולרי אחד, בזה אחר זה.

 

את הגן הסינתטי, שהורכב בסיועה של ד"ר לידיה כהן, החדירו החוקרים, בשיטות של הנדסה גנטית, למטען הגנטי של חיידקים, שהחלו לייצר בגופם את "חלבון האתרים המותקפים", שלמעשה לא קיים בשום מקום בטבע. את החלבון הזה הזריקו החוקרים לעכברים, והראו כי בתנאים מסוימים הוא יכול לגרום להתחוללותה של מחלה דמויית טרשת נפוצה, ובתנאים ייחודיים אחרים הוא בולם את המחלה.

 

אפשרות אחרת ליישום ממצאי המחקר הזה מבוססת על חיסון בחומר הגנטיDNA . כלומר, במקום להזריק לגוף את החלבון שיוצר בחיידקים על פי המידע הגנטי, מזריקים לגוף את "גן האתרים המותקפים" בלבד. כאשר הגן הזה נקלט בתאים באזור ההזרקה, התאים מהווים "בנק מידע" המאפשר להם לייצר את "חלבון האתרים המותקפים" מבלי להזדקק להזרקה מבחוץ.

 

חברת "ידע", העוסקת בקידום יישומים תעשייתיים המבוססים על פירות מחקריהם של מדעני מכון ויצמן, כבר הגישה בקשה לרישום פטנט על אסטרטגיית הפעולה המבוססת על "גן חמשת האתרים המותקפים". במחקריהם העכשוויים שואפים החוקרים, בראשותו של פרופ' בן-נון, למצוא דרכים שיקטינו ואולי אפילו יבטלו לחלוטין את הסיכון שהחלבון או הגן המהונדסים יעודדו את מנגנוני המחלה, ויאפשרו את דיכוי המחלה בלבד.

 

במחקרים אלה השתתפו ד"ר ניקול קרלרו דה-רוסבו, ד"ר לידיה כהן, החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר גרגור סאפלר, ותלמידי המחקר מינג-צ'או צואנג ויואל קיי. המחקרים בתאי הדם של חולי הטרשת הנפוצה בוצעו בשיתוף עם ד"ר רוני מילא מבית-החולים אסף הרופא, ועם פרופ' עודד אברמסקי מבית-הספר לרפואה "הדסה", בירושלים.

 

 

הפרשות, בדרך כלל, אינן עניין שמקובל לדווח עליו בתקשורת. מצד שני, כתיבה על ענייני מדע מזמנת, לעתים, משימות שבשמיעה ראשונה עלולות לגרום להרמת גבות. מי שזקוק לכך יכול לקבל כאן עוד הוכחה לעובדה שגם בעיתונות המדעית יש, לפעמים, "אנשים שנושכים כלבים". כזה הוא המחקר המדעי שלפנינו, מבית היוצר של פרופ' ג'פרי גרסט מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע.

 

פרופ' גרסט חוקר את הגורמים הגנטיים האחראיים לתהליכי ההפרשה מתאים חיים; למשל, תהליכי ההפרשה של הורמונים, או תהליכי ההפרשה של מתווכים עצביים (נירוטרנסמיטרים) מתאי עצב. מתברר, שבלי קשר לשאלת זהותו ותפקידו של החומר המופרש, ולאופי התא המפריש אותו, מנגנון ההפרשה הוא אותו מנגנון עצמו הפועל בכל התאים המפרישים. מדובר באחד ממנגנוני החיים הבסיסיים ביותר, שבנוסף לתפקידו המרכזי בתהליכי התקשורת הבין-תאית מעורב גם בתהליכי הבנייה של התאים החיים עצמם. הגנים האחראיים להפעלתו של המנגנון הזה שמורים היטב במעלה האבולוציה, כלומר, ההבדלים בין הגנים האלה בתאי שמרים, זבובים או בני-אדם הם קטנים, יחסית. עובדה זו מאפשרת ללמוד על עקרונות פעולתו של מנגנון ההפרשה המתאים בגוף האדם באמצעות מחקר שמתבצע בתאים של אורגניזמים פחות מפותחים, ואפילו בתאי שמרים. זה בדיוק מה שעושים פרופ' גרסט וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה.

 

תהליך ההפרשה מתחיל בכך שהתא המפריש יוצר בתוכו מעין שלפוחית המכילה את החומר המיועד להפרשה. שלפוחית זו עשויה ממעין קרום המורכב ממולקולות שומניות הקרויות פוספו-ליפידים (גם קרומו של התא עצמו מורכב ממולקולות ליפידים, מסוגים שונים). כשמנגנון ההפרשה נכנס לפעולה, הוא גורם לאיחוי של קרום השלפוחית עם קרום התא, כך שתוכן השלפוחית נשפך אל החלל הבין-תאי (מבלי לחשוף את חללו הפנימי של התא ל"עולם החיצון").

 

כיצד בדיוק נוצר האיחוי בין קרום השלפוחית לקרום התא? מתברר, שבין שני הקרומים פועלים בדרך הטבע שלושה חלבונים, (Snc, Sso, Sec9)האחראיים לתהליך האיחוי הגורם להפרשה. שניים מתוך השלושה האלה (Sso, Sec9) הם "חסרי תחליף", כלומר, כל פגיעה בהם תגרום לעצירת תהליך ההפרשה ולמותו של התא המפריש. לעומת זאת, פרופ' גרסט גילה כי לחלבון השלישי (Snc) יש מעין "מערכת גיבוי". כלומר, בתאים שבהם החלבון הזה פגום, תיתכן התמרה גנטית (מוטציה) בשני חלבונים אחרים: (Vbm1,2). מוטציות אלה הן בסיס מערכת ה"גיבוי", והן האחראיות להצטברות חומרים שונים הדרושים לבנייתם של ליפידים מסוימים.

 

גילוי תפקידיהם של חלבוני Vbm1,2 הוביל את פרופ' גרסט לביצוע סדרת ניסויים חדשה, שבמסגרתה מילאו החוקרים עצמם את תפקידיהם של החלבונים כ"מערכת גיבוי". הם החדירו לתאים חומר מסוים (Ceramide) , הדרוש לבניית הליפידים שבדרך הטבע נבנים על ידי החלבונים האלה. התוצאה: התא המפריש המשיך לחיות ומילא את תפקידו (הפרשה) כראוי. החומר שהוחדר הוא, למעשה, מעין "הדק כימי" שמפעיל את האנזים פוספטז המפרק קבוצות זרחניות מחלבונים שונים, ובהם גם שני חלבוני האיחוי האחרים ("חסרי התחליף") החיוניים לתהליך האיחוי של קרום השלפוחית עם קרום התא.

 

כך, למעשה, באמצעות הכרת "מערכת הגיבוי" של אחד מחלבוני האיחוי, הצליחו פרופ' גרסט וחברי קבוצת המחקר שהוא עומד בראשה לגלות כי שני חלבוני האיחוי האחרים מתפקדים כמעין מתג המפקד על תהליך ההפרשה. כאשר הם מזורחנים, הם מונעים את האיחוי ואת ההפרשה. אבל, כאשר האנזים פוספטז מופעל ומפרק מהם את קבוצת הזרחן, הם גורמים לאיחוי הקרומים, דבר שמוביל להפרשה.

 

הבנה טובה יותר של תהליכים אלה עשויה לסייע, בעתיד, לפיתוח דרכים ושיטות לשליטה במנגנוני ההפרשה של מתווכים עצביים, דבר שעשוי לסייע לטיפול במחלות ניווניות של המוח, וכן במנגנוני ההפרשה של הורמונים וחומרי תקשורת אחרים, דבר שעשוי לסייע בפיתוח דרכי טיפול מתקדמות בסרטן.