בחזרה לעתיד

עברית
מסעות בזמן הם עדיין מדע בדיוני, אבל לפני שנים ספורות הצליח צוות של מדענים יפנים להעביר תאים דרך מעין "מסע התפתחותי בזמן". החוקרים לקחו תאים בוגרים וממוינים והפכו אותם לתאי גזע: תאים שטרם עברו את תהליך ה"התמחות", ולכן הם נושאים בחובם את הפוטנציאל להפוך לכל אחד מתאי הגוף. התגלית שלהם – שאפשר "לתכנת מחדש" תאים בוגרים ולהופכם ל"תאי גזע מושרים" באמצעות החדרת ארבעה גנים בלבד – פתחה פתח לשימוש בתאי גזע מושרים לצורך ריפוי מחלות גנטיות ושיקום תאים ורקמות פגועים, תוך "עקיפת" הבעיות האתיות והטכניות הכרוכות בשימוש בתאי גזע עובריים, שמקורם בביציות מופרות. אך למרות פריצת הדרך, שיעורי ההצלחה של התיכנות מחדש הם נמוכים למדי.
מימין: אוהד גפני, ד"ר עבד אלפתח מנסור, ד"ר נועה נוברשטרן וד"ר יעקוב חנא. תיכנות מחדש
 
"תהליך התיכנות מחדש הוא למעשה קופסה שחורה", אומר ד"ר יעקוב חנא מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון. "אנחנו מחדירים לתאים ארבעה גנים, מחכים שבועיים, ובמקרה הטוב מקבלים תאי גזע. עדיין איננו יודעים מה בדיוק קורה בתוך התא". מחקר של ד"ר חנא, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת Nature, מאיר מעט את הקופסה השחורה. המחקר חושף את תפקידו של אנזים-מפתח, אשר מאפשר את הפעלת "התוכנית הגנטית" שיוצרת את תאי הגזע המושרים (iPSC).

ההבדל בין תאים בוגרים וממוינים לבין תאי גזע מבוסס על העיקרון האחראי לשונות בין כל תאי הגוף: למרות שהם מכילים בדיוק אותם גנים, התאים נבדלים זה מזה במידה, באופן ובתזמון בהם גנים אלה מתבטאים – כלומר, הופכים לחלבון. ההבדלים בביטוי נובעים מהאופן בו ארוז החומר הגנטי: בכל אחד מהתאים, בהתאם לסוגו לתיפקוד שלו, גנים מסוימים חשופים – ולכן יכולים להתבטא, ואילו גנים אחרים ארוזים היטב, ולא נעשה בהם שימוש. במהלך התיכנות מחדש נעשה שינוי כולל באריזת החומר הגנטי: גנים מסוימים נארזים ומשתתקים, וגנים אחרים נחשפים.

כדי לגלות כיצד מתחוללים שינויי האריזה יצר צוות המדענים, שכלל את עמיתת המחקר ד"ר נועה נוברשטרן, החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר עבד אלפתח מנסור, ואוהד גפני, אשר מבצע פרויקט מחקר במעבדה, מוטציות אקראיות בתאים, והחדיר לתוכם את ארבעת הגנים האחראים לתיכנות מחדש. לאחר מכן נבדקו התאים שבהם לא צלח התהליך, במטרה לזהות את המוטציה שאחראית לכישלון. כך הצליחו לגלות אנזים שפעילותו חיונית לאריזה מחדש של החומר הגנטי. האנזים, הקרוי Utx, מופעל על-ידי ארבעת הגנים המוחדרים לתא, ועובד במשותף איתם. ביחד, הם פותחים את מולקולות הדי-אן-אי, חושפים את מאות הגנים של התוכנית העוברית התאית, ומאפשרים ביטוי שלהם – וזאת למרות שבתא הבוגר הנורמלי ארוזים הגנים האלה ומושתקים בחוזקה.

ברור כי האנזים Utx נוצר לא רק כדי שיום אחד יוכלו מדענים לייצר תאי גזע מושרים. כדי לגלות את תפקידו הטבעי, יצרו המדענים עכברים מהונדסים, שאינם מייצרים את האנזים. להפתעתם, עכברים אלה היו עקרים. בהמשך התגלתה הסיבה לעקרות: מתברר, כי האנזים Utx חיוני ליצירת תאי המין, כלומר תאי זרע או תאי ביצית, בעובר המתפתח. לדברי ד"ר חנא, ממצא זה אינו מפתיע מאוד, שכן גם במקרה זה מדובר במעין מסע התפתחותי לעבר: "בשלב מסוים של ההתפתחות, תאים עובריים מסוימים, שכבר עברו מספר ימים של התמיינות, צריכים 'לסגת' מההתפתחות שלהם, ולהפוך לתאי גזע – תאי מין. התוכנית הגנטית של תאי המין האלה דומה מאוד לזו של תאי הגזע המושרים, ובשני המקרים האנזים Utx הוא שסולל את הדרך לנסיגה ההתפתחותית הזו". עקב סיבה זו, ממצאי המחקר עשויים להיות רלבנטיים גם להבנת בעיות פוריות ולטיפול בהן.

מחקר מפורט של תהליך התיכנות מחדש, תוך זיהוי נקודות המפתח, ומקומות מועדים לשיבושים, יאפשר לשפר את שיעורי ההצלחה, ולייצר תאי גזע טובים יותר – וכך יקדם את השימוש בתאי גזע מושרים במיגוון מטרות רפואיות ומחקריות. בנוסף, הוא יפתח צוהר להבנת תהליכי התפתחות מוקדמים. ד"ר חנא: "במחקר הזה הצלחנו לאתר צומת התפתחותי חשוב וספציפי, אחד מני רבים, בו נוצרים תאי המין. השינויים בעובר, בעיקר בשלבים המוקדמים של ההתפתחות, הם מהירים ודרמטיים, וקשה מאוד לחקור אותם, כי חלון ההזדמנויות הוא קצר מאוד. אנחנו שואפים לפצח את החלונות האלה בזה אחר זה".
 
תאי גזע עובריים המתפתחים לתאי מין, מהם נמחק הגן המקודד לאנזים Utx, מסומנים בחלבון פלואורסצנטי ירוק זוהר. בכל אחת מהעמודות מסומן (באדום, בסגול או בכתום) גן חיוני להישרדות ולהתפתחות תאי המין. השוואה של היום העשירי להתפתחות התאים (בשורה העליונה) עם יום 12 (בשורה התחתונה) מראה כי הביטוי של ארבעת הגנים החיוניים מופסק. בעקבות כך תאי הגזע אינם מתפתחים לתאי זרע או ביצית, אלא מתים
 
מימין: אוהד גפני, ד"ר עבד אלפתח מנסור, ד"ר נועה נוברשטרן וד"ר יעקוב חנא. תיכנות מחדש
מדעי החיים
עברית

המעבר הבטוח

עברית
תצלום שבוצע באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים: תאים אפקטורים מחדירים רגליים דרך הקרום של תאי אנדותל
תאי הדם הלבנים, אותם תאים חיסוניים הנלחמים בפולשים ובמחלות, מנווטים את דרכם מתוך זרם הדם לכיוון אתרי דלקת או פגיעה באמצעות "תמרורי יציאה" – אותות כימיים המסמנים את מקום המעבר דרך דפנות כלי הדם אל הרקמה המודלקת שמתחתם. מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן, שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Nature Immunology, מראה כיצד התאים המדפנים את קירות כלי הדם עשויים לפעול כמעין "סדרנים" שמחביאים אותות כימיים מסוימים במקום שבו רק תאי חיסון "מאומנים" יוכלו למצוא אותם.
 
במחקרים קודמים גילו פרופ' רונן אלון וחברי קבוצת המחקר שלו מהמחלקה לאימונולוגיה, כי תאי הדם הלבנים זוחלים במהירות על הדופן הפנימית של כלי הדם באמצעות עשרות רגליים קטנות. רגליים אלה הן בעלות אחיזה חזקה בפני השטח, והן גם שמזהות את "תמרורי היציאה". התמרורים הם למעשה מולקולות הקרויות כימוקינים, הנוצרות ברקמה ובתאי האנדותל המדפנים את כלי הדם, ו"מוצגות לראווה" על פני הדופן של תאים אלה.
 
במחקר הנוכחי, שביצעו תלמיד המחקר ד"ר זיו שולמן והחוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר שמואל כהן, התגלה כי חלק מהכימוקינים הנוצרים בתאי האנדותל אינם מוצגים על פניהם. המדענים עקבו אחר הגיוס של קבוצה מסוימת של תאי חיסון הקרויה "תאים אפקטורים". זוהי אחת ה"יחידות המיוחדות" של מערכת החיסון: את הכשרתה היא מקבלת בבלוטות הלימפה, שם היא לומדת לזהות מחוללי מחלות (פתוגנים), ולאחר מכן היא חוזרת לזרם הדם כדי למצוא פתוגנים אלה, ולהשמיד אותם. כמו כל תאי הדם הלבנים, גם התאים האפקטורים זחלו באמצעות רגליים קטנות על דופן כלי דם באיזור חדירת פתוגן, אבל במקום לחוש בכימוקינים על פני השטח, הם השחילו את הרגליים אל תוך תאי האנדותל, כדי לחפש ולמצוא את הכימוקינים בתוכם. הכימוקינים הפנימיים מוחזקים בתוך שלפוחיות זעירות בתוך קירות תאי האנדותל המודלקים. התאים האפקטורים נעצרו בנקודות חיבור בין התאים, והחדירו את רגליהם דרך הקירות של מספר תאי אנדותל בעת ובעונה אחת, כדי ללכוד את הכימוקינים ברגע ששוחררו מהשלפוחיות ליד קרומי התאים. ברגע שקיבלו את המסרים הכימוקיניים הנכונים, הצליחו תאי החיסון לחצות את דופן כלי הדם לכיוון היעד הסופי שלהם ברקמה המודלקת.
 
המדענים סבורים, ששמירת הכימוקינים בתוך תאי האנדותל מבטיחה, מצד אחד, הגנה על האותות החיוניים האלה מפני שטיפה בזרם הדם ומפני פירוק על-ידי אנזימים שונים, ומצד אחר, היא מבטיחה שרק תאים אפקטורים שעברו את ההכשרה המיוחדת בבלוטות הלימפה, ומסוגלים למצוא את האותות, יחצו בהצלחה את דופן כלי הדם המודלק, ויגיעו לרקמה הפגועה.
 
פרופ' רונן אלוןפרופ' אלון: "הממצאים מראים, שתאי האנדותל הם הרבה יותר ממחסום דביק על דפנות כלי הדם. תאים אלה בוחרים באופן פעיל אילו מהתאים החיסוניים יעברו את המחסום, ואילו לא. נראה שתאי האנדותל ממלאים תפקיד פעיל בהפניית תאי החיסון בכיוון היציאה באמצעות ביטוי כימוקינים מסוימים, אבל אנחנו עדיין לא יודעים כיצד הם עושים זאת. בנוסף, אנו משערים כי גידולים סרטניים המצויים בסמוך לכלי הדם עלולים לעשות שימוש לרעה בכללי התנועה האלה: ייתכן שהם מכניסים את תאי האנדותל למצב שקט, בו הם מבטאים כמות קטנה של 'תמרורי יציאה', או גורמים להם לייצר כימוקינים 'מוטעים', כדי שתאים חיסוניים היכולים להשמיד את הגידול לא יעברו, ואילו תאים שמסייעים לגידול הסרטני יעברו דרך תאי האנדותל".
 
 
 
 


סרטון: תאים אפקטורים (בירוק) חשים בכמוקינים, ונעים פנימה, שם הם נעלמים מעבר לפני השטח של תאי האנדותל המדפנים את כלי הדם

 
סרטון: ניסוי ביקורת בו נראים תאים אפקטורים הנעים על-פני תאי אנדותל שאינם מייצרים כימוקינים פנימיים
תצלום שבוצע באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים: תאים אפקטורים מחדירים רגליים דרך הקרום של תאי אנדותל
מדעי החיים
עברית

גישה חדשנית לטיפול במחלות אוטו-אימוניות מונעת תסמיני מחלה בעכברים

עברית
קבוצת מדענים ממכון ויצמן למדע פיתחה שיטה המאפשרת להתגבר על מחלות אוטו-אימוניות באמצעות "הפניית האש" בחזרה אל גורמי המחלה. במחלות האלה, ובהן טרשת נפוצה, מחלת קרוהן ודלקת פרקים שגרונית, תוקפת מערכת החיסון בטעות את רקמות הגוף, וגורמת להן נזק. המדענים הצליחו לגייס לטובתם את מערכות החיסון של עכברים, ולגרום להן לתקוף את אחד השחקנים המחוללים את התהליכים האוטו-אימוניים – אנזים הקרוי MMP9. תוצאות המחקר התפרסמו באחרונה בכתב-העת Nature Medicine.
 
משפחת האנזימים MMP, אליה שייך ה-MMP9, ממלאת תפקיד חיוני בתהליכים ביולוגיים שונים, בין השאר, ניידות והתרבות תאים וריפוי פצעים. אבל, כשחברים מסוימים מהמשפחה, ובעיקר MMP9, יוצאים משליטה, הם עלולים לסייע להתפרצות מחלות אוטו-אימוניות וליצירת גרורות סרטניות, על-ידי חיתוך לא מבוקר של ריקמות החיבור בגוף. פרופ' אירית שגיא מהמחלקה לבקרה ביולוגית, וחברי קבוצת המחקר שלה, חיפשו בשנים האחרונות דרכים לחסום באופן ספציפי אנזימים השייכים למשפחה, דבר שעשוי להוביל לפיתוח טיפולים יעילים למספר מחלות.
 
בעבר ניסו מדענים לחסום את חלבוני ה-MMP באמצעות תרופות המבוססות על מולקולות סינתטיות קטנות, שתוקפות ישירות את האנזימים. אך התברר להם, שהתרופות האלה אינן יעילות, ולעיתים אף גורמות תופעות לוואי קשות. כמו במקרים רבים אחרים, כחלק מתהליך הבקרה השוטפת של הגוף, הטבע כבר מצא פתרון אלגנטי לחסימת הפעילות של MMP בגוף. החסימה נעשית באמצעות חלבונים מעכבים, הקרויים TIMP, אשר פועלים בצורה מבנית מדויקת להפליא. חלבונים אלה כוללים זרוע הבנויה כך שתחדור במדויק לבקיע באנזים ה-MMP בו מצוי האתר הפעיל שלו (כלומר, האתר שבו מתבצעת התגובה הכימית אותה מבצע האנזים) – המורכב מאטום אבץ וסביבו שלוש חומצות אמינו מסוג היסטידין – ותסגור אותו כמו פקק מהודק. "לרוע המזל", אומרת פרופ' שגיא, "קשה מאוד לחקות את הדיוק הזה באמצעים מלאכותיים".
 
ד"ר נטע סלע-פסוול התחילה לעבוד על גישה חלופית לתרופות הקונבנציונליות כשהייתה תלמידת מחקר לתואר שני במעבדה של פרופ' שגיא, והמשיכה לחקור את התחום במסגרת מחקר הדוקטורט. ביחד עם פרופ' שגיא הוחלט, כי במקום לנסות לייצר מולקולה סינתטית שתתקוף ישירות את ה-MMP, הן ינסו למצוא "טריק" שיגרום למערכת החיסון ליצור נוגדנים כנגדם. הגישה שלהן הייתה, למעשה, יצירת מעין חיסון נגד צבר האבץ שבאתר הפעיל של ה-MMP9. בחיסונים נגד מחלות נגיפיות מחדירים לגוף חלקי נגיפים או נגיפים מומתים, הגורמים למערכת החיסון ליצור נוגדנים – שלאחר מכן יוכלו לתקוף גם נגיפים חיים. באופן דומה, כך שיערו המדענים, אפשר יהיה לחסן את הגוף נגד צבר האבץ שבאנזים ה-MMP, ולגרום למערכת החיסון ליצור נוגדנים מעכבי פעילות דומים למעכבים הטבעיים, ה-TIMP, אשר ייקשרו לאתר הפעיל של האנזים, ויחסמו אותו.
 
ביחד עם פרופ' אברהם שנצר מהמחלקה לכימיה אורגנית במכון יצרו המדעניות את ה"חיסון": גרסה מלאכותית של צבר האבץ- היסטדין המצוי בלב האתר הפעיל של אנזים ה-MMP9. לאחר מכן הזריקו את גרסת החיקוי הסינתטית לעכברים, וחיפשו אם נוצרה פעילות חיסונית נגד MMP בדם העכברים. התברר, כי בדם העכברים אכן נמצאו נוגדנים חדשים. ניתוח מפורט של המבנה האטומי של הנוגדנים החדשים, שקיבלו את הכינוי metallobodies, גילה, כי שיטת פעולתם דומה לשיטה שמפעילים חלבוני ה-TIMP: הם שולחים זרוע לתוך הבקיע באנזים, וחוסמים את האתר הפעיל על-ידי קשירת צבר האבץ. נוגדנים אלה הראו בררנות: הם פגעו רק ב-MMP9 ובחבר משפחה נוסף (MMP2). כיוון שקיים דמיון רב בין ה-MMP9 העכברי לבין הגרסה האנושית, הנוגדנים יצרו קשרים חזקים גם עם הגרסה האנושית של האנזים.
 
כדי לבחון את הפעילות הביולוגית של הנוגדנים במחלה, גרמו המדענים לתסמונת דלקתית בעכברים המדמה את מחלת קרוהן. כפי שקיוו, הצליח הטיפול באמצעות נוגדנים למנוע את הופעת תסמיני המחלה.
 
"ההתרגשות נוכח שיטת החיסון החדשה קשורה לא רק לפוטנציאל שלה לטפל בעתיד במחלת קרוהן, אלא גם לאפשרות להשתמש בה כדי לנסות לפתח טיפולים חדשניים למחלות רבות נוספות שנגרמות על-ידי חלבונים המכילים צברי מתכת", אומרת פרופ' שגיא. חברת "ידע מחקר ופיתוח", המקדמת יישומים מסחריים על בסיס תגליות מדעני המכון, הגישה בקשה לרישום פטנט על מולקולות החיסון הסינתטיות, וכן על הנוגדנים הנוצרים בתגובה להן.
 
שותפים נוספים למחקר היו ד"ר אורלי דים, ד"ר חיים רוזנברג, ד"ר רענן מרגלית, ד"ר רינה ארד-ילין, וד"ר ציפי שוהם מהמחלקות לביולוגיה מבנית ולבקרה ביולוגית, רגאוונדה קיקארי מהמחלקה לכימיה אורגנית, ד"ר מירי אייזנשטיין מהמחלקה לתשתיות מחקר כימי, ד"ר אורי ברנר מהמחלקה למשאבים ווטרינריים, וד"ר תמר דנון מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא.
 
משמאל: מעכב טבעי (באדום) שולט באנזים (אפור) באמצעות חסימת צבר האבץ (בצהוב) בבקיע בו נמצא האתר הפעיל של האנזים. מימין: נוגדן חדשני (בסגול) פועל ביעילות כמו המעכב הטבעי
 
משמאל: מעכב טבעי (באדום) שולט באנזים (אפור) באמצעות חסימת צבר האבץ (בצהוב) בבקיע בו נמצא האתר הפעיל של האנזים. מימין: נוגדן חדשני (בסגול) פועל ביעילות כמו המעכב הטבעי
מדעי החיים
עברית

סביבה תומכת

עברית
רפואת העתיד שואפת לתת מקום של כבוד לתאי הגזע: בעזרתם אפשר יהיה, אולי, לחדש תאים, איברים או רקמות פגועים. תאי גזע יוכלו, לדוגמה, לתקן שריר לב חולה או להחליף תאי המוח שנפגעו עקב שבץ מוחי או מחלת פרקינסון. אך כדי להפוך את החזון הזה למציאות נחוצה עוד עבודת מחקר רבה. כבר כיום ברור, כי לא די בהזרקת תאי הגזע לאיבר הפגוע; יש למצוא כיצד להחדיר אותם בדרך שתאפשר להם לשרוד ולתפקד כראוי, וכך להביא לריפוי.
מימין: ד"ר דנה גנץ, ד"ר לילך גלבוע ותמר לנגיל. תיאום
תיפקוד תאי גזע תלוי בקיומה של סביבה תומכת, הקרויה "נישה", אשר צמודה לתא הגזע ומשמשת לו כבסיס. הנישה מגינה על תא הגזע, ומבקרת את התפתחותו ואת קצב החלוקה שלו. היא גם מפקחת על כך שיתמיין לסוג תא מסוים אך ורק בזמן המתאים. למעשה, מתפקדים הנישה ותא הגזע כיחידה אחת. במחקר חדש, שהתפרסם בכתב-העת PLoS Biology, הראו מדעני מכון ויצמן איך נוצרות יחידות אלה בזחלים של זבוב פירות. את המחקר ביצעו במעבדתה של ד"ר לילך גלבוע, מהמחלקה לבקרה ביולוגית, החוקרת הבתר-דוקטוריאלית ד"ר דנה גנץ ותלמידת המחקר תמר לנגיל.
 
בעובר המתפתח יש לתאם את היווצרותם של תאי הגזע ושל הנישות, כך שלכל תא תהיה נישה משלו. אך איך נעשה התיאום? המדעניות חקרו שחלות של זחלי זבוב פירות, וגילו דרך חכמה בה שומר הטבע על האיזון ביצירת היחידות: ההיווצרות של תאי הגזע וגם של הנישות נשלטת על-ידי אות ביוכימי יחיד. המדעניות הראו גם, שהאות עובר במסלול הורמונלי הדומה לזה השולט בביוץ אצל נשים: הוא יוצא מהמוח אל בלוטה המפרישה הורמונים, ומשם מגיע לשחלות.
 
השימוש באות הורמונלי יחיד עוזר להבטיח שכל התהליך יתוזמן בדייקנות מפליאה. בשחלה של זחל זבוב הפירות ישנן שתי קבוצות של תאים עובריים; האחת מיועדת להתפתח לנישות, והשנייה – לתאי גזע של רבייה, אשר בנקבה הבוגרת יספקו מאגר שוטף של ביצים. שתי קבוצות אלה של תאים עובריים ממשיכות להתרבות, עד להגעתו של אות הורמונלי המעודד את בניית הנישות בשחלות. בשלב הבא מגיע לשחלה גל נוסף של ההורמון, אך הפעם הוא גורם לתאים הקבוצה השנייה להפוך לתאי הגזע של השחלות. במילים אחרות, אותו אות מייצר קודם את ה"בית" לתא הגזע, ולאחר מכן את התא "המתגורר בו".
 
למעשה, יצירת הנישות לפני יצירת תאי הגזע היא חיונית ביותר. הנישות מתחזקות את תאי הגזע, וכך מסוגלת נקבת הזבוב הבוגרת, שבשחלותיה מצויות כעשרים יחידות תאי של גזע, לייצר עשרות ביצים מדי יום, במשך למעלה מחודש.
 
ממצאים אלה מספקים תובנות חשובות בנוגע ליחס בין תאי הגזע לבין הנישות שלהם. הבנה טובה יותר של האותות המולקולריים השולטים בהיווצרותם של יחידות תאי גזע עשויה לקדם שימוש עתידי בתאי גזע לחידוש איברי גוף פגועים.
 
מימין: ד"ר דנה גנץ, ד"ר לילך גלבוע ותמר לנגיל. תיאום
מדעי החיים
עברית

נוסף על תפקידו

עברית
 

מימין: ד"ר רחל סריג, אלינה מולצ'דסקי, ד"ר אריאל רינון, ד"ר אלדד צחור ופרופ' ורדה רוטר. חיווט מחודש

אם אתה רוצה שמשימה כלשהי תבוצע - הטל אותה על אדם עסוק". בהתאם לעצה זו (שנתנה הבדרנית והשחקנית האמריקאית המפורסמת לוסיל בול), מקובל, למשל, בחיל האוויר, להטיל משימות ארגוניות שונות על מפקדי טייסות. כמקובל במקומותינו, כבר יש לתפיסה הניהולית הזאת שם: נוסף על תפקידו. ובקיצור: נע"ת. אבל האמת היא, שלא המצאנו כאן שום דבר חדש שהטבע לא חשב עליו לפנינו. כך, למשל, החלבון p53, חלבון עסוק שמשימותיו כוללות מלחמה יום-יומית בגידולים סרטניים, הוא דווקא המועמד המתאים למלא משימות חשובות נוספות - כמו התפתחות עוברית. מסקנה זו עולה ממחקר של ד"ר אלדד צחור מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, אשר חוקר את ההתפתחות העוברית של רקמות הפנים, בשיתוף עם פרופ' ורדה רוטר, מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא, מחלוצות חקר תפקידיו של p53.
החלבון p53, המוכר גם בכינוי "שומר הגנום", ממלא תפקיד מרכזי בהגנה על הגוף מפני סרטן באמצעות בלימת התפתחות גידולים בעת פגיעה בחומר הגנטי של התא. מדענים העוסקים בביולוגיה התפתחותית, שניסו לבדוק את מעורבותו של החלבון בהתפתחות העובר, הגיעו למסקנה כי הוא מסתפק בתפקידו כבולם סרטן: "מחיקה" של הגן בעוברי עכברים לא השפיעה על התפתחותם (אם כי, באופן לא מפתיע, עכברים אלה פיתחו סרטן בגיל צעיר). גישה זו נשמרה עד השנים האחרונות, אז החלו להיאסף ממצאים שהראו, כי p53 ממלא תפקיד כלשהו בתהליך ההתמיינות של תאי גזע עובריים לתאים בוגרים מתמחים, ועלה הצורך לבחון מחדש את הדוגמה המקובלת.
 
"המחשבה כי ההתפתחות העוברית יכולה להסתדר בלי חלבון חשוב כל כך כמו p53, אינה סבירה. מה שקורה למעשה, הוא שמחיקת הגן מחייבת 'חיווט מחודש' של כל המערכת הגנטית, במטרה להתגבר על החוסר, ולפצות עליו באמצעות חלבונים אחרים. זוהי תופעה מוכרת בהתפתחות עוברית, שעשויה להסביר כיצד נוצרים עכברים נורמליים גם ללא p53", מסביר ד"ר צחור. תופעת הפיצוי הזאת, התורמת לחסינותו של התא במקרה של פגיעה באחד ממנגנוניו, מפריעה לחוקרים המעוניינים לחקור את המנגנונים האלה. כדי להתגבר על הבעיה הזו, מחקו המדענים את הגן המקודד את p53 במיקומים מוגבלים, ובסמוך לזמן ההתמיינות, באופן שלא יאפשר לתאים להתכונן ולפצות על החוסר.
 
המדענים בחרו להתמקד בקבוצת תאים חשובים בהתפתחות העובר, הקרויים "תאי הרכס העצבי" (neural crest). תאים אלה קשורים בעיקר להתפתחות הפנים והמוח ולמערכת העצבים ההיקפית, ומתמיינים לסוגים רבים של תאים, כמו תאי עצב, עצמות הפנים, סחוסים, תאים מייצרי פיגמנטים, ועוד. במהלך ההתפתחות העוברית מתמיינים תאים אלה ומתחלקים במהירות, ובמקביל לכך, באופן מתוזמן ומבוקר היטב, עוברים תהליך הקרוי (EMT (Epithelial Mesenchymal Transition, במהלכו הם רוכשים יכולת נדידה ומשנים את מיקומם: מנקודת המוצא שלהם ב"צינור העצבי", המצוי בצד העורפי של העובר, הם מתפרסים ונודדים לכיוון הפנים. תהליך מפתח זה דומה במידה רבה לשינויים שעוברים תאים סרטניים בשלב בו הם יוצרים גרורות סרטניות.
 
תאי הרכס העצבי במהלך ההתפתחות של עובר עוף
 
האם ייתכן, נוכח הדמיון בין התהליכים המתחוללים בעובר לאלה שמעודדים היווצרות גרורות סרטניות, כי p53 מעורב בבקרת התהליך? כדי לנסות לענות על השאלה, בדקו בשלב הראשון חברי קבוצת המחקר של ד"ר צחור - תלמידי המחקר אריאל רינון, אלישע נתן וד"ר רחל סריג - אם p53 ממלא תפקיד כלשהו בהתפתחות העוברית, וגילו כי התשובה לכך היא חיובית: מחיקה של הגן בעוברי עכברים גרמה לפגמים ולעיוותים עדינים במבנה הפנים. בניסוי הבא, שנעשה בעוברי עופות, חיפשו המדענים את המיקום והעיתוי המדויק בהם פועל p53. התברר כי החלבון אכן נמצא בתאי הרכס העצבי, אך הוא מושתק בתהליך ה-EMT.
 
בשלב הזה העלו המדענים השערה, כי הירידה ברמות של p53 היא שמאפשרת את תהליך EMT. ואכן, כאשר הם גרמו לייצוב מלאכותי ברמות של p53, נמנעה היציאה של התאים מהצינור העצבי לכיוון הפנים, הופחת ביטוי גנים המעורבים בתהליך EMT, ונגרמו עיוותים במבנה המוח והפנים. מצד שני, כאשר עיכבו החוקרים את פעילותו של p53, נוצר "פקק תנועה" של תאים שהתחלקו אך לא נדדו החוצה מהצינור העצבי. ניסויים נוספים, שביצעה תלמידת המחקר אלינה מולצ'דסקי ממעבדתה של פרופ' רוטר בתאים שנלקחו מעובר עכבר אישרו את הממצאים: ללא p53 נגרמת עלייה בביטוי הגנים הקשורים בתהליך EMT וגם בגנים הקשורים בחלוקת תאים. ממצאים אלה התפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Development.
 
ד"ר צחור: "ידוע כי p53 פועל כבלם אשר עוצר את חלוקת התא - מכאן גם תפקידו החשוב בבלימת סרטן. צריך להפחית אותו כדי שתאי הרכס העצבי יוכלו להתחלק, להידחף ולצאת לנדידה, אבל גם הפחתה מוגברת, מעבר למה שמתרחש באופן טבעי בתהליך EMT, היא מזיקה".
 
תוצאות המחקר מרמזות על האפשרות, שהתיווך בין שני התהליכים ההתפתחותיים המקבילים - גדילה והתרבות התאים מצד אחד, ונדידתם בהתחלת תהליך ה-EMT מצד שני - נעשה על-ידי p53. בנוסף, עשויות להיות להן השלכות בחקר הסרטן. "הקשר בין תהליכי התפתחות לתהליכים סרטניים ידוע זה זמן רב. מדובר למעשה באותם תהליכים, אשר קורים באופן נורמלי בהתפתחות העוברית - אך יוצאים מכלל שליטה ובקרה בתהליך הסרטני", אומר ד"ר צחור. "מצד שני, לא הרבה ידוע על הקשר בין p53 לבין נדידת תאים והיווצרות גרורות. המחקר הזה לא רק מכניס את p53 לכיוון חדש - EMT, אלא גם מציע כיוון משמעותי וחדש בחקר הסרטן".
 

מומלץ בחום, ובקור

"השחייה היא התרפיה האמיתית שלי, והיא זולה הרבה יותר מפסיכולוג", אומר אלדד צחור, המקפיד על שחייה של שישה עד שבעה ק"מ בשבוע, כבר יותר מ-20 שנה. "השחייה פשוט עושה אותי בן-אדם יותר טוב - מומלץ בחום (וגם בקור)".
 
מימין: ד"ר רחל סריג, אלינה מולצ'דסקי, ד"ר אריאל רינון, ד"ר אלדד צחור ופרופ' ורדה רוטר. חיווט מחודש
מדעי החיים
עברית

זה בראש שלנו

עברית
 

עומדת מימין: עינת פינקלשטיין, ליאת רוסו-נורי, עינת לוי. יושבים מימין: ד"ר יעל קופרמן, פרופ' ארי אלסון, ד"ר אלון חן ופרופ' הילה קנובלר. רגישות

מדעני מכון ויצמן למדע חשפו מרכיב חשוב נוסף ברשימת הגורמים להשמנת יתר. ממצאיהם מסבירים כיצד חלבון מסוים, אשר פועל באזור קטן במוח, תורם לעלייה במשקל. ממצאי המחקר התפרסמו באחרונה בכתב-העת המדעי Cell Metabolism.
 
פרופ' ארי אלסון וקבוצת המחקר שהוא עומד בראשה, במחלקה לגנטיקה מולקולרית במכון ויצמן למדע, גילו את תפקיד החלבון כאשר עבדו עם עכברות שהונדסו גנטית כך שבגופן לא יוצר חלבון הקרוי טירוזין פוספוטאז אפסילון (PTPe).
 
מטרתו המקורית של הניסוי הייתה לחקור הידלדלות עצם (אוסטיאופורוזיס), ולכן הוציאו המדענים את השחלות מהעכברות. בדרך כלל גורמת כריתת השחלות לעלייה במשקל העכברות, והן מגיעות למצב של השמנת יתר. לכן הופתעו המדענים לגלות, שמשקל העכברות המהונדסות נותר יציב. בניסוי שהתבצע בשיתוף עם קבוצת המחקר של ד"ר אלון חן, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, ובשיתוף עם פרופ' הילה קנובלר, מנהלת היחידה להפרעות מטבוליות וסוכרת במרכז הרפואי "קפלן", קיבלו העכברות תפריט עתיר שומן. ובכל זאת, העכברות המהונדסות שהיו חסרות את החלבון PTPe נשארו רזות יחסית. הן גם שרפו יותר אנרגיה ושמרו על רמות יציבות יותר של סוכר בדם.
 
כדי להבין כיצד ומדוע היו עכברות האלה רזות ובריאות יותר, בדקו המדענים את ההיפותלמוס, איזור במוח אשר קולט מיגוון רחב של גירויים, ובעקבות זאת מגיב בשליחת מסרים - הורמונים ואותות עצביים. ההיפותלמוס ממלא תפקיד חשוב בבקרת משקל הגוף - פעילות מורכבת אשר כרוכה, בין היתר, בוויסות התיאבון והפעילות הגופנית.
המדענים גילו ש-PTPe חוסם את המסרים שמעביר הורמון הקרוי לפטין - גורם מרכזי בבקרת משקל הגוף. בהמשך, הם הצליחו גם להבהיר את מנגנון הפעילות שלו: התברר, כי בתגובה לאות שמעביר הלפטין בהיפותלמוס, חוסם ה-PTPe מולקולות מסוימות, וכך משתיק את האות של הלפטין.
 
תאי עצב בהיפותלמוס של עכברה המבטאים קולטנים ללפטין
בין שאר תפקידיו, הלפטין מפחית תיאבון ומגדיל את הפעילות הגופנית. באופן פרדוקסלי, באנשים שסובלים מהשמנת יתר נמצא לעיתים קרובות עודף של לפטין בדם. הסיבה לכך היא, שבמשך הזמן מאבדים התאים את רגישותם להורמון ומפתחים עמידות בפני השפעותיו. בתגובה לכך מייצר הגוף כמויות גדולות יותר של לפטין - בניסיון להתגבר על העמידות.
 
המחקר החדש מראה, ש-PTPe ממלא תפקיד בתופעת העמידות ללפטין. המדענים גילו, כי העכברות שבגופן לא יוצר החלבון נשארו רגישות מאוד ללפטין, למרות גילן המתקדם, כריתת שחלות, או מתן מזון עתיר שומן. עובדה זו רומזת על כך שבאנשים הסובלים מהשמנת יתר, אשר פיתחו עמידות בפני לפטין, אפשר אולי לחסום את ה-PTPe, וכך לשקם את הרגישות ללפטין ולסייע בהורדת משקל. עם זאת, לפני השימוש בגישה זו לטיפול בהשמנת יתר יידרשו מחקרים נוספים לבחינת השפעות ה-PTPe בבני-אדם.
 
פרופ' אלסון: "המחסור ב-PTPe הועיל לעכברות, אבל כמעט ולא השפיע על העכברים. ממצא מפתיע זה עשוי לפתוח כיווני מחקר חדשים על השמנת יתר".
 
 
מדעי החיים
עברית

שלושה גנים בעקבות הסרטן

עברית
 

מימין: ד"ר ליאור ניסים ופרופ' רועי בר-זיו. אמצעי ביטחון

המסע לריפוי מחלת הסרטן - כדרכם של מסעות - הוא קשה ומפותל, וכולל עליות מעוררות תקווה, לצד ירידות מאכזבות. מחקר חדש של מדעני מכון ויצמן למדע, המצוי עדיין בתחילת הדרך, עשוי לסלול נתיב חדש לפיתוח שיטות ריפוי ממוקדות כנגד המחלה, באמצעות התקן גנטי זעיר. "הצלחנו להדגים את הרעיון בתרביות תאים במבחנה", אומר פרופ' רועי בר-זיו, מהמחלקה לחומרים ופני שטח שבפקולטה לכימיה, אשר עמד בראש צוות המחקר. "עם זאת, מורכבותו הרבה של הגוף האנושי - ביחס לתרביות תאים - מהווה אתגר עצום, המחייב שלבי פיתוח רבים וממושכים, על מנת ליישם את הרעיון כטיפול יעיל בבני אדם".
 
כדי להציל את חייהם של חולי סרטן צריך הרופא המנתח להוציא את הגידול הסרטני מבלי לפגוע ברקמות הבריאות  שמסביבו - משימה העשויה להיות מאתגרת. גם מתרופות נגד סרטן אנו מצפים כי יהרגו רק את תאי הגידול ולא תאים בריאים. אך למרבה הצער, רוב התרופות המצויות כיום בשימוש משמידות לא רק תאים סרטניים, אלא גם תאים בריאים, וגורמות לתופעות לוואי חמורות. הדור החדש של התרופות מתוכנן לפעול כך שיחסלו את התאים  הסרטניים באופן ממוקד וסלקטיבי, ובדרך זו יצמצמו את השפעות הלוואי למינימום.
במחקר שהתפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Molecular Systems Biology דיווחו מדעני מכון ויצמן למדע, כי עלה בידיהם לייצר חישן גנטי זעיר, עשוי ממעגל די-אן-אי בעל שלושה גנים, אשר מזהה תאים סרטניים בדיוק רב והורג אותם ביעילות. ההתקן, שזכה לכינוי DPI)  dual-promoter integrator), נוסה במבחנה ונמצא יעיל: לא רק שהוא מזהה והורג תאים סרטניים שונים, אלא הוא יכול אף להעריך את דרגת ה"סרטניות" של התא, וכך להבחין בין תאים טרום-סרטניים לבין תאים סרטניים.
 
"ידע מחקר ופיתוח" - הזרוע היישומית של מכון ויצמן למדע - הגישה בקשה לרישום פטנט על השיטה לייצורו של הננו-התקן. פרופ' בר-זיו: "יידרשו מחקרים וניסויים רבים עד שנגיע לשלב שבו נוכל לנסות ולבחון את ההתקן בבני-אדם. תקוותנו היא, שבעתיד נוכל להשתמש בחישן המלאכותי כב'ננו-מנתח' עצמאי שיוחדר לתאי הגוף, יקבל החלטות באופן עצמאי, ויהרוג את התאים הסרטניים בלבד".

ה"ננו-התקן" מזהה את התא כסרטני בעזרת שני רצפי די-אן-אי המצויים במעגל שלו. אלה הם שני "פרומוטרים", או "מקדמים": מעין מתגים המקדמים את פעילות הגן, ומשפיעים על רמתה ועל העיתוי שלה. כך, לדוגמה, פרומוטרים של גנים לגדילה מעורבים בהתפתחות גידול סרטני. כאשר פרומוטרים כאלה מצויים במצב "מופעל" לעיתים קרובות מדי, או בעוצמה גדולה יותר מהנדרש, התא הופך לסרטני. בהתאם לכך, ההתקן המלאכותי תוכנת למדוד את רמת הפעילות של שני פרומוטרים כאלה. כאשר שניהם פעילים יתר על המידה, הוא יזהה כי זהו תא סרטני.
 
כאשר מוחדר הננו-התקן המלאכותי לתא, הוא מגיב לסביבתו, ומחקה את התנהגותם של הפרומוטרים המצויים בתא עצמו. אם התא הוא סרטני, והפרומוטרים שלו במצב "מופעל", יעברו גם שני הפרומוטרים בחישן למצב "מופעל". ברגע שההפעלה הכפולה מתרחשת, התא מזוהה כסרטני, וההתקן שולח אות לגן השלישי - הגן ה"מחסל". גן זה מייצר חומר רעיל, אשר הורג את התא.
 
בנוסף לפשטותו, לננו-התקן החדש יש מספר יתרונות גדולים נוספים לעומת שיטות הריפוי הגנטיות הנהוגות כיום לצורך ריפוי סרטן. כך, במרבית שיטות הריפוי הגנטי, מזוהים התאים הסרטניים באמצעות איפיון גנטי יחיד, דבר הגורם לעיתים קרובות לטעויות בזיהוי, ולהשמדה של תאים בריאים בשוגג. השימוש בשני איפיונים גנטיים מבטיח זיהוי מדויק הרבה יותר. יתר על כן, ניתן לכוון את ההתקן המלאכותי כך שהגן ה"מחסל" יגיב רק כאשר הוא מקבל איתות בדרגה מסוימת: כלומר, אם הפרומוטרים - או אפילו אחד מהם - פועלים בצורה חלשה, הוא לא יגיב. כיוונון כזה יהווה אמצעי ביטחון נוסף שימנע הרג של תאים בריאים. בנוסף, הוא יאפשר להבחין בין תאים טרום-סרטניים לבין תאים סרטניים: בתאים סרטניים, אות הגדילה חזק יותר.
 
את המחקר ביצע ד"ר ליאור ניסים במהלך עבודת הדוקטורט שלו. ד"ר ניסים סיים את לימודי התואר שני בביולוגיה  מולקולרית של הסרטן בהנחיית פרופ' ורדה רוטר ממכון ויצמן. המחקר הנוכחי אמנם התמקד בסרטן, אך החוקרים מצפים כי האופי המודולרי של הננו-חישן יאפשר להתאים אותו לטיפול במחלות אחרות, וכן לצורך מיון מדויק של תאים בתרביות, ככלי עזר למחקר מדעי.
 

אשתו אפרת ובנו יונתן בן השנתיים.

ספרים וילדים

במעט הזמן הפנוי שנותר לו אחרי עבודתו במעבדה נהנה פרופ' רועי בר-זיו לשמוע מוסיקה, בעיקר מוסיקה קלאסית: היצירות לפסנתר של ברהמס, רחמנינוף, שומן. בין הסופרים האהובים עליו: פיליפ רות ואהרן אפלפלד. הספורט האהוב עליו הוא שחייה. אך הבילוי האהוב עליו ביותר הוא שהייה עם בני משפחתו הצעירה.

 
מימין: ד"ר ליאור ניסים ופרופ' רועי בר-זיו. אמצעי ביטחון
מדעי החיים
עברית

ניקוז ראש

עברית

שני מחקרים שבוצעו באחרונה תומכים בגישה של מדעני מכון ויצמן למדע הטומנת בחובה תקווה לנפגעים משבץ ומפגיעות ראש

אחת הסיבות לנזק ההרסני שיוצרים שבץ ופגיעות ראש אחרות היא יצירה מוגברת של חומר הקרוי גלוטמט, אשר משמיד את תאי המוח הבאים איתו במגע. נכון להיום, לא ניתן להילחם בעודפי הגלוטמט ולמנוע את הנזק, משום שמרבית התרופות "נתקעות" במחסום הדם-מוח אשר מונע את כניסתן למוח, ואילו התרופות שמצליחות לחדור אותו אינן פועלות כמתוכנן. שיטה שפיתחו מדענים ממכון ויצמן למדע עשויה, בעתיד, להציע דרך למנוע את הנזק שגורם עודף גלוטמט.
 

פרופ' ויויאן טייכברג. מנגנון טבעי

פרופ' ויוויאן טייכברג, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע, היה הראשון שהצביע, בשנת 2003, על דרך אפשרית לסילוק עודפי גלוטמט - באמצעות שיטה שמבוססת על מנגנון טבעי בגוף לוויסות רמתו. גלוטמט הוא מוליך עצבי (נוירוטרנסמיטר) - חומר בעל אורך חיים קצר שתפקידו להעביר מסרים בין תאי עצב, ובאופן נורמלי הוא כמעט ואינו מצוי בנוזלי המוח. לאחר אירוע מוחי או פגיעת ראש נגרמת "הצפה" ברמות הגלוטמט במוח, אשר גורמת לעירור יתר של תאי העצב ה"מוצפים", ולמותם. למרות שמרבית הגלוטמט נוצר ונצרך במוח, אפשר למצוא אותו בכל הגוף, במיוחד בדם.
בניגוד לשיטות המנסות לטפל בעודפי הגלוטמט באמצעות הכוונת תרופות לתוך המוח, העלה פרופ' טייכברג בשנת 1995 את הרעיון, שיש להשתמש במערכת הנימית אשר מגיעה לכל פינה במוח, ובאמצעותה להעביר את הגלוטמט מהמוח לתוך הדם. המערכת מבוססת על "משאבות" זעירות, המצויות בצד הנים הפונה אל המוח, ומופעלות על-ידי ההבדלים בריכוזי גלוטמט במוח ובדם. לכן, דרך אחת להאיץ את ההעברה הזאת עשויה להיות הורדה של רמות הגלוטמט בדם - דבר שיגדיל את הפרש הריכוזים ויעודד שאיבת החומר מהמוח. פרופ' טייכברג הבין גם, שהוא יכול לגייס לעזרתו אנזים מסוים המצוי באופן טבעי בדם. הפעלת האנזים, הקרוי GOT, גורמת לו לחפש ו"לצוד" את הגלוטמט בדם. כעבור שמונה שנים הצליח פרופ' טייכברג להראות - בניסויים שביצע בחולדות - כי המנגנון שהציע אכן מצליח להוריד את רמות הגלוטמט בדם במידה ניכרת.
 
כעבור שנים ספורות נוספות הצליחו פרופ' טייכברג ועמיתיו להראות, כי בחולדות הסובלות מפגיעות ראש, בהן הופעל האנזים GOT, נמנע הנזק ההרסני לתאי המוח. עם זאת, עדיין אי-אפשר היה לקבוע בוודאות כי ההגנה על תאי המוח היא אכן תוצאה ישירה ובלעדית של הירידה שנרשמה ברמות הגלוטמט בדם ובאיזור הפגוע במוח. חברת "ידע מחקר ופיתוח" רשמה פטנט על השיטה.
 
שני מחקרים חדשים תומכים בגישתו של פרופ' טייכברג - אחד שנעשה במעבדה וכן ניסוי קליני בחולים - ומספקים הוכחה לכך שהפעלת האנזים GOT בדם אכן תורמת להגנה על תאי המוח. בניסוי הראשון, שביצעו פרנסיסקו קמפוס ועמיתיו במעבדה של פרופ' חוזה קסטייו באוניברסיטה של סנטיאגו דה קומפוסטלה שבספרד, השתמשו המדענים בספקטרוסקופיה באמצעות תהודה מגנטית, והראו באופן חד-משמעי כי הפעלת האנזים GOT בדם של חולדות הסובלות מפגיעות מוח דמויות-שבץ מורידה את רמות הגלוטמט בדם ובאיזור הפגוע במוח, וכן גורמת לצמצום משמעותי של מוות תאי מוח ושל הבצקת - המופיעה בדרך כלל במקרי שבץ. במחקר השני בדק צוות נוירולוגים את רמות הגלוטמט והאנזים GOT בכמה מאות חולי שבץ בעת אשפוזם, בשני בתי חולים. הרופאים גילו, כי שני נתונים אלה הם הגורמים המנבאים המשמעותיים ביותר את מצבו העתידי של החולה - באיזו מידה יחלים בתוך שלושה חודשים, ומידת הנזק המוחי שייגרם לו. שני המחקרים רומזים, כי טיפול באמצעות הפעלת GOT עשוי לשפר אתסיכויי ההחלמה של חולים שלקו בשבץ ובפגיעות מוחיות, ואף להאיץ את התהליך.

בנוסף לשבץ ולפגיעות ראש, עודף גלוטמט מאפיין מחלות נוספות, כמו אלצהיימר, פרקינסון, טרשת נפוצה, אפילפסיה, גלאוקומה, גידולי מוח מסוימים, ו-ALS. ייתכן כי טיפולים המבוססים על הורדת רמות הגלוטמט יקלו על התסמינים של מחלות אלה.
 

שוויץ

ציונות מעשית

"נולדתי בשווייץ בשנה שבה הסתיימה מלחמת העולם השנייה, להורים ניצולי שואה. שנות ילדותי הראשונות התנהלו באיזור כפרי לא הרחק מציריך. לאחר מכן עברנו לגרמניה, ומשם לבלגיה. אבל שלוות הכפר לא הרגיעה את פצעי הרגש. בכל מקום ליוותה אותנו נוכחות מעיקה, מתמדת, של השואה, על משמעויותיה ועל המסקנות הכמעט ברורות מאליהן העולות ממנה. לכן החיים בישראל הם, מבחינתי, האפשרות היחידה לחיות כיהודי חופשי".

 
פרופ' ויויאן טייכברג. מנגנון טבעי
מדעי החיים
עברית

הצד השני של המטבע

עברית

מדעני מכון ויצמן גילו כי נוגדי חימצון גורמים לקשיי פוריות בנשים

 

מימין: ד"ר קטי שקולניק, פרופ' נאוה דקל וארי תדמור. תרכובות פעילות

מכירתם של חומרים נוגדי חימצון נפוצה מאוד כיום, ואינה מותנית בהצגת מרשם רופא; הם נחשבים בטוחים לשימוש, ומהווים תוספים במזון, במשקאות ובמוצרי קוסמטיקה. אלא שלמעשה, עדיין איננו מבינים את כל השפעותיהם של החומרים האלה על גופנו. פרופ' נאוה דקל, מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון ויצמן למדע, בחנה את השאלה הזאת באחרונה, וגילתה להפתעתה שהם עלולים לגרום לקשיי פוריות בנשים.

נוגדי חימצון - כמו, לדוגמה, ויטמינים מסוג C ו-E - לוכדים ומנטרלים חומרים הקרויים "תרכובות חמצן פעילות". תרכובות אלה מיוצרות בגוף באופן טבעי במהלך פעילות שוטפת, כמו למשל נשימה. במצבי עקה, או בזמן פעילות גופנית נמרצת, מוגברת היווצרות התרכובות האלה, ועלולה לגרום נזק רב לתאי הגוף. נוגדי החימצון, המסוגלים לנטרל את החומרים ההרסניים האלה, עשויים, לכן, לשפר את הבריאות, ולהאט תהליכי בלייה של תאים ורקמות.
פרופ' דקל וחברי קבוצת המחקר שלה - ובהם תלמידת המחקר לשעבר ד"ר קטי שקולניק, ותלמיד המחקר ארי תדמור - הזריקו חומרים נוגדי חימצון לשחלות של עכברות. התוצאה: רמת הביוץ צנחה במידה משמעותית; כלומר, רק מספר קטן מאוד של ביציות השתחררו מהשחלה והגיעו לאתר בו מתרחשת ההפריה. כדי להבין תופעה זו, ביקשו המדענים לברר, האם ייתכן שנוכחותם של החומרים ה"מזיקים" - תרכובות החמצן הפעילות - מהווה למעשה תנאי לקיומו של ביוץ תקין. ניסויים נוספים בעכברות הראו, כי אכן זהו המצב. בניסוי אחד, לדוגמה, הישוו המדענים את השפעתו של הורמון הביוץ להשפעתם של מי חמצן, שהם סוג של תרכובת חמצן פעילה. תוצאות הניסוי הראו, כי מי החמצן "מחקים" בהצלחה את פעילותו של ההורמון. ממצאים אלה - שהתפרסמו באחרונה בכתב העת המדעי "רשומות האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב" (PNAS) - מרמזים על האפשרות שתרכובות חמצן פעילות - אשר נוצרות בתגובה לאיתות שמעביר הורמון  הביוץ - לא רק שאינן מזיקות, אלא אף משמשות כמתווכות בפעילותו הפיסיולוגית.
 

מדעני מכון ויצמן גילו כי נוגדי חימצון גורמים לקשיי פוריות בנשים. איור.

ממצאים אלה יסייעו, בין היתר, להשלים את תמונת תהליכי הרבייה והפריון, המתגבשת בשנים האחרונות, ולפיה נראה  כי הם חולקים מספר מנגנונים משותפים עם תהליכי דלקת. פרופ' דקל אומרת, שסביר להניח כי חומרים נוגדי חימצון המשמשים כנוגדי דלקת באזורים מסוימים של הגוף מהווים גם מכשול בפני ביוץ תקין, ולכן יש לנהוג ביתר זהירות כאשר נוטלים את החומרים האלה.
 
 
רבים ממחקריה של פרופ' דקל מתמקדים בפוריות. ממצאים שהתקבלו במחקריה הקודמים מסייעים כיום לנשים להרות. באופן אירוני, תגליתה החדשה עשויה לשרת מטרה הפוכה.  פרופ' דקל: "מצד אחד, הממצאים האלה עשויים להתריע כנגד השימוש הלא-מבוקר בנוגדי חימצון, וכך לסייע לנשים  המתקשות להרות. מצד שני, מחקרים נוספים אולי יראו כי נוגדי חימצון מסוימים עשויים לשמש כאמצעי מניעה יעילים יותר מהאמצעים הנוכחיים, המבוססים על הורמונים".
 
פרופ' דקל וחברי קבוצת המחקר שלה מתכננים בימים אלה מחקרים נוספים, במטרה להבהיר כיצד, מתי והיכן משפיעים נוגדי החימצון על הביוץ, ולבדוק את השפעתם על העכברות כאשר הם ניתנים במזון או בשתייה. בנוסף, הם  מתכננים לאסוף נתונים על קשר אפשרי בין נטילת תוספים נוגדי חימצון על-ידי נשים לבין קושי להרות.

 

צו האופנה

בצעירותה התלבטה נאוה דקל בין  לימודי ארכיטקטורה ועיצוב ללימודי מדעים, ובחרה, בסופו של דבר, במסלול מדעי. כדי לפצות את עצמה, נהגה לעצב ולתפור לעצמה בגדים. בזמן לימודי הדוקטורט נרשמה לתחרות עיצוב אופנה שיזם מגזין האופנה "בורדה". בתחרות, שהתקיימה במלון "הילטון" בתל-אביב, הציגה נאוה דקל חליפת מכנסיים שעיצבה, אשר זיכתה אותה במקום הראשון. לצידה, על מסלול התצוגה, צעדה פנינה רוזנבלום.
 
מדעי החיים
עברית

כלים שלובים

עברית
 

ד"ר יגאל גת ופרופ' מוטי הייבלום

 

 
מהנדס שהפך לרופא פוגש פיסיקאי. זו לא התחלה של בדיחה, אלא תחילתו של מסלול מחקר יצירתי ומפתיע, אשר עשוי לשנות ללא הכר את אחד מתחומי הרפואה הנפוצים ביותר: רפואת דרכי השתן ומערכת הרבייה של הגבר.

בפרק הראשון של הסיפור, המהנדס יגאל גת השתעמם. העיסוק בהנדסה כבר לא עשה לו את זה. אז הוא הניח את הכל מאחוריו והלך ללמוד רפואה. בפרק השני הוא למד לדעת, להפתעתו, שהידע שצבר במקצועו הקודם מסייע לו בפתרון בעיות בתחום שבו התמחה: תהליכי פריון בגברים. "החדירה של תא הזרע מבעד לקרום הביצית, למשל, היא פעולה מכנית מורכבת, שידע הנדסי עשוי בהחלט לסייע בהבנתה".
 
בפרק השלישי, שבו הרחיב את תחום עיסוקו גם לרפואת דרכי הזרע והשתן בגברים, כבר עשה שימוש נרחב ומשמעותי בידע ההנדסי שלו. אחת התופעות הנפוצות ביותר בתחום רפואי זה היא הגדלת בלוטת הערמונית בגברים שעוברים את גיל 60. "מדובר בתופעה הנובעת מגורם אחד בלבד", הוא אומר. "כמויות גדולות מדי של הורמון המין הגברי, טסטוסטרון, המגיעות אל הערמונית. גודלה של בלוטה זו תלוי לחלוטין באספקה הזאת. יותר טסטוסטרון גורם לגידול של הבלוטה. הפחתה בכמות הטסטוסטרון המגיעה אליה מקטינה את הבלוטה - גם לאחר שכבר גדלה אל מעבר לרצוי".
 
במקרים רבים, כמויות הטסטוסטרון שמגיעות אל הערמונית גדלות במידה רבה מאוד כתוצאה מהרס של שסתומים חד-כיווניים במערכת הניקוז של האשכים. בעצם, אפשר לומר שהצרות בתחום הזה נובעות מהעובדה שבני-אדם הולכים זקופים על שתי רגליים, בניגוד לחיות שהולכות על ארבע, שלהן אין בעיות ניקוז כאלה. אבל יצור שמתעקש ללכת זקוף צריך להעלות דם ורידי מהאשכים אל הלב. הבעיה היא, שהעלאה כזאת של נוזל הדם הוורידי נעשית כנגד כוח הכבידה. לשם כך קיימים בוורידים שסתומים חד-כיווניים שמאפשרים תנועה כלפי מעלה, וחוסמים תנועה כלפי מטה (שסתומים דומים מבצעים פעולה דומה בוורידי הרגליים).
 
"אלא שבחלוף השנים", אומר ד"ר גת, "נשחקים ומתבלים השסתומים האלה. כך, למעשה, לכל הגברים המגיעים לעשורהתשיעי או העשירי לחייהם כבר אין שסתומים תקינים בוורידי האשכים".

התקלה בשסתומים גורמת עלייה בלחץ של נוזל הדם הוורידי באיזור הניקוז של האשכים, שמתגבר על הלחץ של נוזל הדם העורקי הנושא עמו חמצן הנחוץ לאשכים. "התוצאה", אומר ד"ר גת, "היא הידרדרות של ה'מפעל' המייצר תאי זרע". זו הסיבה העיקרית לאי-פריון בגברים. בעקבות תובנות אלו פיתח ד"ר גת, יחד עם שותפו למחקר, ד"ר מנחם גורן, שיטת צינתור לפתרון בעיית הפריון שתועדה בכתבי-עת מדעיים ורפואיים, וכן בספר הלימוד התקני בתחום. שיטה זו גם זכתה להמלצה בספר על פוריות הגבר.

מבחינה הנדסית, לד"ר גת היה ברור ששיבוש בלחצים, המתחולל במערכת אחת, משפיע, בשל עקרון הכלים השלובים, גם על מערכת אחרת. במקרה זה, דם ורידי שיצא מהאשכים כשהוא נושא טסטוסטרון, בדרכו אל הלב, מגיע בחלקו - בשל שיבוש הלחצים - בכיוון הלא-רצוי אל הערמונית, דרך מערכת הניקוז הוורידית שלה.

ההבנה ההנדסית של מערכת הלחצים וכיווני הזרימה הביאה להבנה שסייעה בפתרון תעלומה אשר מעסיקה רופאים במשך שנים רבות: איך קורה שבגילים גבוהים יותר, דווקא כאשר ייצור הטסטוסטרון בגוף הגבר פוחת, מגיעה כמות גדולה יותר של ההורמון הזה אל בלוטת הערמונית וגורמת לגדילתה? התשובה: הדם הוורידי, שמנקז את האשכים, נושא עמו טסטוסטרון בריכוז גבוה מאוד. במערכת תקינה, הדם הזה זורם אל הלב, וממנו, ב"סיבוב החדש", דרך העורקים, הוא מגיע אל הערמונית. אלא שבינתיים, במהלך המסע הזה, הטסטוסטרון מדולל, וריכוזו המגיע אל הערמונית קטן מאוד בהשוואה לריכוז המקורי ביציאה מהאשכים. ד"ר גת: "אבל ככל שהגבר מתבגר, והשסתומים החד-כיוניים בגופו נשחקים, מתקלקלים וחדלים מלפעול, הזרימה החוזרת של הדם הוורידי היוצא מהאשכים ישירות אל הערמונית מביאה אליה טסטוסטרון בריכוז גבוה, הגדול פי 130 בהשוואה לריכוז שהיה אמור להגיע אליה לאחר המסע אל הלב וממנו, בחזרה, דרך העורקים".

מה הפתרון? כמהנדס, הדרך לפתרון הבעיה הייתה ברורה לד"ר גת: יש להחזיר את מערכת הלחצים של כלי הדם הוורידיים לתיקנה, כדי למנוע את הזרימה החוזרת מהאשכים אל הערמונית. מכיוון שהשסתומים שנועדו לפקח על הלחצים האלה יצאו מכלל פעולה, יש לחסום את כלי הדם הוורידיים האנכיים, ובכך להפחית את הלחץ במערכת הניקוז של האשכים (במצב זה, הדם הוורידי יגיע אל הלב בדרכים עקיפות). הניקוז הוורידי ימשיך לתפקד בעזרת ורידים חליפיים.

באופן טבעי, הקהילה הרפואית לא ממהרת לאמץ את ההסבר המדעי ואת שיטת הטיפול החדשה. רופאים לא ממש אוהבים להתעמק בעקרונות מדעיים, וחידושים, בייחוד כשהם פשוטים כל-כך,  מעוררים ספקות. ד"ר גת מצא את עצמו מנסה להסביר, לשכנע, אך בהצלחה חלקית בלבד. לעיתים הוא נדרש להציג תוצאות של ניסויים בבעלי-חיים (למשל, עכברים), אלא שבעלי-חיים ההולכים על ארבע גפיים אינם סובלים מתופעה הנובעת מהליכה זקופה על שתי רגליים.

בתהליכים הראשונים של גיבוש הרעיון בדבר השפעת מערכת הניקוז של האשכים על תיפקוד הערמונית, חבר ד"ר גת אל פרופ' מוטי הייבלום מהמחלקה לפיסיקה של חומר מעובה במכון ויצמן למדע. פרופ' הייבלום הבין את ההיגיון הפיסיקלי-הנדסי שמונח בבסיס הצעתו של ד"ר גת, בחן יחד אתו מספר שאלות, ועודד אותו לפנות למסלול המחקרי, הכרוך בכתיבת מאמרים מדעיים, בפרסומם בכתבי-עת מתאימים, ובהצגתם בכנסים מקצועיים. כל אלה, במקביל לעבודתו כרופא מטפל. התוצאה: ד"ר גת מיישם כיום את שיטתו, אם כי בקנה-מידה קטן, ומבצע צינתורים בגברים המגיעים אליו על-פי המלצת רופאיהם, או בדרכים אחרות. שיעור הצלחה בצינתורים האלה גבוה מאוד (הצלחה במקרה הזה היא הקטנה משמעותית של הערמונית).
 
למעשה, טיפולים ראשוניים בשיטה החדשה, שבוצעו בחולים בסרטן הערמונית הלא-מפושט, הביאו לתוצאות מעוררות תקווה, ובחלק מהמקרים אף הביאו לצמצום ניכר, עד כדי היעלמות של הגידול.  
 
מימין: ד"ר יגאל גת ופרופ' מוטי הייבלום. השוואת לחצים
מדעי החיים
עברית

עמודים