ללמוד את שפת החלבונים

פרופסור משנה רעות שלגי במעבדה. צילום: שיצו צלמים, דוברות הטכניון

פרופסור משנה שלגי לצד הרובוט עם חברי המעבדה מרי קורן-גלוזר(מימין), אביב דה מורגן ואנטולי מלר (משמאל). צילום: שיצו צלמים, דוברות הטכניון

“המדע מוביל אותך לכיוונים שלא חשבת עליהם קודם, ועליך לנווט את דרכך בו”, פרופסור-משנה רעות שלגי, זוכת מלגת אלון היוקרתית לקליטת סגל צעיר ומצטיין, חזרה מ-MIT לישראל בזכות הטכניון, וכיום היא חוקרת בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט את מנגנוני בקרת ייצור החלבונים בתא.

“כמדענית עומד מולי עולם אינסופי של דברים שאני יכולה לחקור. המדע מוביל אותך לכיוונים שלא חשבת עליהם קודם, ועליך לנווט את דרכך בו, אבל גם לתת לו להוביל אותך.”

פרופסור-משנה רעות שלגי, שקיבלה השבוע את מלגת אלון היוקרתית לקליטת סגל צעיר ומצטיין, הצטרפה לשורות הטכניון בשנה שעברה. כיום, כחברת סגל בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון, היא מתמקדת בבקרת תרגום -תהליך ייצור החלבונים בתא על ידי הריבוזום.

את התואר הראשון – תואר כפול בביולוגיה ובמדעי המחשב – סיימה בהצטיינות בשנת 2002, באוניברסיטת תל אביב. פרויקט הגמר שלה עסק במדע שהיה עדיין בחיתוליו: ביו-אינפורמטיקה, שפירושה שימוש בכלים סטטיסטיים ואמצעים במדעי המחשב להסקת מסקנות הנוגעות לביולוגיה ולפרמקולוגיה.

כישוריה של פרופסור-משנה שלגי במדעי המחשב הובילו אותה, כבר במהלך התואר הראשון, לעבודה בחברת ההיי-טק רד-ויז’ן. היא האמינה ששם – בעולם ההיי-טק – טמון העתיד שלה, אולם לאחר שחיפשה אתגרים חדשים היא שינתה כיוון ונרשמה לתואר שני במדעי החיים במכון ויצמן. בהנחיית הפרופסורים צחי פלפל ורון שמיר היא חקרה, בכלים ביו-אינפורמטיים, את בקרת הביטוי הגנטי – ושם נשבתה בקסמי המחקר המדעי. “במהלך המאסטר הבנתי שאני רוצה להיות מדענית. להבין את תפקוד התא, לחקור את השיבושים שחלים בו, ולהציע אפשרויות לתקן אותם.”

“אנחנו עוסקים בתחום חדש ומרתק של ראיית התא כמערכת (Systems Biology) יחד עם שילוב גובר והולך בין ביולוגיה ומדעי המחשב בכלים של מידע כלל גנומי ובעזרת הביו-אינפורמטיקה,” מסבירה פרופסור-משנה שלגי. “הביולוגיה המערכתית נותנת לנו מבט-על על תהליכים ביולוגיים בתוך התא, בעוד הביולוגיה הקלאסית נותנת לנו הבנת עומק של התהליכים”, לכן בחרה להמשיך בלימודי הדוקטורט אצל הפרופסורים צחי פלפל ומשה אורן במכון ויצמן, ״שם חקרתי את נושא הבקרה על ידי מיקרו RNA – מולקולות קטנות שהן גנים, אך אינן הופכות לחלבון. כל שלב בתהליך יצירת החלבון מבוקר על ידי גורמים רבים בתוך התא, ואני חקרתי איך מתקשרות רמות הבקרה אחת עם השנייה ואיך מתקבל תיאום ביניהן.”

ב-2009, בתום הדוקטורט, יצאה פרופסור-משנה שלגי לפוסט-דוקטורט ב-MIT. בהנחיית פרופסור כריס ברג’, המתמחה בביו-אינפורמטיקה, ומומחית השפרונים (חלבונים המסייעים לשאר החלבונים בתא להתקפל, דבר ההכרחי לתפקודם התקין בתא) פרופסור סוזן לינדקויסט. שלגי חקרה את בקרת התרגום בתא במצבי סביבה קיצוניים (סטרס), ואת האינטראקציה בין השפרונים לריבוזום. בתקופה זו היא גילתה מנגנון חדש של בקרת תרגום -עצירת הריבוזום במהלך התרגום, שבמחקרו היא ממשיכה גם היום.

עצירה זו, המתרחשת בתגובה למצבי סביבה קיצוניים, מתוּוכת על ידי השפרונים ועל ידי האינטראקציה שלהם עם הריבוזום. עם החזרה לשגרה, מחדֵש המנגנון את תהליך ייצור החלבונים, החיוני לגוף.
“אנחנו חושבים שמנגנון זה מעורב גם במחלות הנוירודגנרטיביות כגון ALS , אלצהיימר, פרקינסון, הנטינגטון ועוד,” היא מוסיפה, “מחלות שבהן החלבונים מתקפלים לא נכון ולכן עוברים אגרגציה (יוצרים משקע חלבוני), וכיום אנו חוקרים את הקשר למחלות האלו.”

את תקופת הפוסט-דוקטורט – חמש שנים בבוסטון, שם נולדה בתה הבכורה – היא זוכרת בחיוב, אבל “מאוד רציתי לחזור לארץ, למשפחה ולסביבה המוכרת. לשמחתי התקבלתי בטכניון בזרועות פתוחות ובתמיכה רבה, ובאוקטובר האחרון חזרנו לארץ – בזכות הטכניון. הבאתי איתי מ-MIT שיטות מחקר מתקדמות, ואני מיישמת אותן במעבדה החדשה שלי בפקולטה.”

אחת השיטות האלה היא מעקב רובוטי אחר אינטראקציות בין חלבונים. הרובוט דוגם מאות ואלפי אינטראקציות ביום, ומספק מידע כמותי על אינטראקציה בין כל זוג חלבונים. את הנתונים שאוסף הרובוט מנתחת פרופסור-משנה שלגי בשיטות ביו-אינפורמטיות, וכך היא ממפה את רשת הבקרה על מערכת התרגום בתא ואת הקשרים בין החלבונים. “הרובוט מאפשר לי למפות רשתות שלמות של חלבונים בבת אחת, ובאמצעות כלים ביו-אינפורמטיים אני מנתחת את התקשורת הפנימית ברשת הזאת ואת תהליך התרגום.”

“במעבדה שלי אנחנו משלבים בין כלים כלל גנומיים וביואינפורמטיקה לבין הביולוגיה, כדי לחקור את התא כמערכת. הגישה הייחודית שלנו מתמקדת בהסתכלות על התא כמכלול, כאשר כל רכיב בו לא רק חייב להיות מושלם בפני עצמו, אלא מוכרח לעבוד בתיאום מלא עם שאר הרכיבים.”

במעבר מ-MIT לטכניון, היא מדגישה, לא היתה שום תחושה של התפשרות על הרמה המחקרית-מדעית. “הפקולטה והטכניון נותנים לי את הסטנדרטים הגבוהים ביותר. זו פקולטה מגוונת מאוד, עם ממשק חזק וטוב בין המחקר המדעי לקליני. המסלול החדש במדעי הרפואה פותח בפני סטודנטים בפקולטה לרפואה בטכניון את האפשרות להתרכז בתחום המדעי-מחקרי ולהפוך לחוקרים. רופא – זה מקצוע מוכר וברור לכולם, אבל לא כולם מבינים מה המשמעות של להיות חוקר, מה הוא עושה ביומיום. רופא מטפל בחולים בכלים העומדים לרשותו. אך כדי לפתח תרופה חדשה, או טיפול חדש, חייבים להבין לעומק את המנגנונים העומדים בבסיס המחלה או השיבוש, וזאת המשימה שלנו, החוקרים. נכון שיש רופאים המנהלים כיום מחקר במקביל לעבודה הקלינית, אבל חוקרים ‘במשרה מלאה’ יכולים להתעמק בתהליכים המובילים למחלה.”