חודש: פברואר 2022

אתמול, 12 בפברואר, חגגנו את יום הולדתו של סר צ’ארלס דרווין, מהדמויות המשפיעות ביותר בהיסטוריה של המדע, שנולד ב-1809. ספרו ‘מוצא המינים’, שפורסם ב-1859, הציג תשובה מהפכנית לאחת השאלות הבסיסיות שהעסיקו חוקרי טבע במשך מאות שנים: כיצד נוצרים מינים חדשים בטבע?

דרווין היה הראשון שהציג מנגנון דינמי המספק הסבר עקבי להיווצרות מינים חדשים – עקרון הברירה הטבעית, המניע אבולוציה הדרגתית [1]. מושג חדש זה כולל מספר היבטים: מאבק הישרדותי, כלומר – נוכחות של לחץ חיצוני המשפיע על הישרדותם של פרטים; הימצאות שונוּת באוכלוסייה, והעברה תורשתית של תכונות המעניקות כשירות מסוימת להתמודד עם לחצים אלו (fitness) [2].

למעלה מעשור לאחר מכן פרסם דרווין ספר מוכר מעט פחות ובו התעמק בנושא הברירה הזוויגית כצורה מובחנת של ברירה טבעית [3]. דרווין ניסח את הבחנתו בעיקר עבור פרטים זכרים שיש להם יתרון בהזדווגות. פרטים אלה יעבירו יתרון זה לצאצאיהם הזכרים, אמר דרווין, ללא קשר ללחצים הישרדותיים אחרים. מונח זה של ברירה זוויגית הורחב מאז לכלל ההיבטים המעורבים בתהליך ההזדווגות, בכל רמות הביולוגיה, מההתנהגותית ועד המולקולרית [4].

במהלך ההפריה עצמה, האינטראקציה בין תאי זוויג (גמטות), כגון זרע וביצית, עשויה להיות השלב המכריע בהצלחת תהליך הרבייה. באופן ספציפי, שלב איחוי הגמטות יחדיו אינו ספונטני ודורש את פעילותם התקינה של חלבוני איחוי מיוחדים המכונים ‘פוזוגנים’ (fusogens). בעשורים האחרונים התגלו פוזוגנים רבים, חלקם קשורים לרבייה מינית בעוד אחרים מעורבים באיחוי תאים סומטיים (שאינם תאי זוויג) [5]. יתרה מזאת, אפשר לקבץ חלק גדול מחלבונים אלה, על סמך דמיון מבני, תחת משפחה אחת הנקראת fusexins (איור 1). באופן מעניין, למרות הדמיון המבני, החלבונים במשפחה זו שייכים למגוון אדיר של מינים ובהם נגיפים, צמחים ויצורים חד-תאיים; חלקם ממלאים תפקיד בהדבקה נגיפית, חלקם באיחוי גמטות וחלקם סומטיים [6]. תפוצה נרחבת זו במערכות שונות מעלה באופן טבעי את השאלה על מקורם האבולוציוני [7].

לאחרונה נוסף ענף נוסף למשפחת ה-fusexins, עם גילוי חלבונים בעלי מבנה ותפקיד דומה בארכיאה [7]. גילוי זה עשוי לרמוז על אב קדמון משותף לרבים מחלבוני האיחוי האאוקריוטים ולאלו שמקורם בארכיאה, אולם קיימת אפשרות אחרת בה חלבונים אלו שימשו להדבקה נגיפית ואפשרו העברה של גנים בין מינים ללא הדרגתיות (“העברה אופקית” Horizontal gene transfer) [7]. ייתכן, אם כן, כי חלבוני איחוי מארכיאה הועברו דרך נגיפים אל אאוקריוטים, שם התפתחו בחלק מהמינים למלא תפקיד באיחוי גמטות [7].

ממצאים אלו ורבים אחרים ממשיכים את דרכו של דרווין לגילוי השלבים השונים של ההתפתחות האבולוציונית. החל מהמקור לרבייה מינית וראשית התפתחות מינים אאוקריוטים ועד לתהליכים השולטים על מערכות אקולוגיות שלמות, תורת האבולוציה ממשיכה לספק מסגרת דרכה מדענים חוקרים תהליכי התפתחותיים, במבט לעבר וכן לעתיד.

 

מקורות:

[1] Darwin C. R. (1859). On the Origin of Species. p.61.

[2] Griesemer J. (2001). The Units of Evolutionary Transition, Selection, 1(1-3), 67-80.  DOI: https://doi.org/10.1556/select.1.2000.1-3.7

[3] Darwin C. R. (1871). The descent of man, and selection in relation to sex. London: John Murray. Volume 1.

[4] Kuijper B., Pen I., Weissing J. F. (2012) A Guide to Sexual Selection Theory. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, Vol. 43:287-311https://doi.org/10.1146/annurev-ecolsys-110411-160245

[5] Avinoam O., Fridman K., Valansi C., Abutbul I., Zeev-Ben-Mordehai T., Maurer UE., Sapir A., Danino D., Grünewald K., White JM., Podbilewicz B. (2011). Conserved eukaryotic fusogens can fuse viral envelopes to cells. Science. Apr 29;332(6029):589-92. doi: 10.1126/science.1202333

[6] Valansi C., Moi D., Leikina E., Matveev E., Graña M., Chernomordik L. V., Romero H., Aguilar P. S., & Podbilewicz B. (2017). Arabidopsis HAP2/GCS1 is a gamete fusion protein homologous to somatic and viral fusogens. J Cell Biol, 216(3), 571-581. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5350521/

שירה לוי, דוקטורנטית מצטיינת בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון, זכתה ב”אות רוטרי למצוינות” מטעם מועדון רוטרי חיפה. את האות מעניק המועדון לחיפאים בולטים בתחומם, והיא קיבלה אותו מידיהם של נשיא המועדון ארז יששכרוב ויו”ר ועדת ההוקרה טובה גילת.

שירה לוי, בת 27, גדלה באשדוד והיא הבת הבכורה במשפחה והראשונה במשפחתה שהגיעה לאקדמיה. “כבר מגיל צעיר ידעתי שהמדע מסקרן אותי,” היא מספרת. “בבית הספר היסודי השתתפתי בתוכנית המחוננים באשדוד, שם נחשפתי לראשונה ליופי שבמדע, ובתיכון השתתפתי במגמת ביוטכנולוגיה, וכך ביקרתי לראשונה במעבדות מחקר באוניברסיטת בן גוריון. ידעתי שאני רוצה לעשות משהו שיחולל שינוי לטובה בעולם, ומבחינתי הבחירה בהנדסת ביוטכנולוגיה ומזון הייתה ברורה.”

לקראת תום התואר הראשון הצטרפה לוי לפרויקט  iGEM – תחרות בין-לאומית יוקרתית המעודדת מחקר מדעי ויישומי בעולם הביולוגיה הסינתטית. הקבוצה הטכניונית הציגה בתחרות את  BEE FREE – טכנולוגיה לייצור דבש ללא דבורים. “ההשתתפות בתחרות הייתה חלום שלי מתחילת הלימודים בטכניון,” היא אומרת. “פגשתי שם חברים מדהימים וזכיתי לייצג את הטכניון בכנס Giant Jamboree בבוסטון – חוויה שקשה לתאר. הפרויקט זכה במדליית זהב בתחרות והיה מועמד לזכייה בפרס המעורבות החברתית והחינוך. לאחר התחרות זכינו גם בפרס הרשל ריץ’ לחדשנות לשנת 2020. כיום אני מנטורית לנבחרת הטכניון לתחרות 2022 iGEM ואני מתרגשת ובטוחה שגם הם יגיעו להישגים מדהימים”.

כיום, במחקר הדוקטורט, עוסקת שירה לוי בפיתוח בשר מתורבת – בשר ללא שחיטה. “כטבעונית, הבחירה שלי בתחום הזה באה מתשוקה גדולה מאוד ומאמונה שלמה בנושא ובחשיבותו. ההשפעה האקולוגית של תעשיית הבשר, ומשבר המזון הצפוי ב-2,050, הם נושאים קרובים לליבי והיו חלק מהשיקולים בבחירה בתחום הפודטק ובפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון. מזון הוא המשאב הבסיסי ביותר שכולנו זקוקים לו כדי לחיות, והמצב הנוכחי אינו בר-קיימא. אם לא נמצא פתרונות חלופיים לא נוכל להמשיך לקיים את האנושות – וכאן אנחנו כחוקרים נכנסים לתמונה. הפרויקט שלי בא להציע פיתרון לאחת הבעיות המרכזיות בתהליך הייצור של בשר מתורבת – יצור פיגומים לגידול תאים באופן בר קיימא, אכיל, זול ומותאם לייצור בקנה מידה תעשייתי. זה נושא מאוד מורכב שיש בו עוד המון מה לחקור, ואני מאמינה בלב שלם שזה העתיד ונרגשת להיות חלק מההתהוות שלו.”

אות המצוינות של מועדון רוטרי חיפה הוא יוזמה של חבר הנהלת המועדון דני פסלר, ובחודש דצמבר זכה בו נגן הטרומבון הצעיר מילן ליחוקון, זוכה מלגת קרן שרת למוסיקאים מצטיינים ונגן בתזמורת הביט-בנד הצעירה. עד סוף השנה, מידי חודש,  תציג ועדת ההוקרה נבחרים נוספים בתחומים נוספים. בוועדת הוקרת המצטיינים של מועדון רוטרי חברים טובה גילת, דני פסלר (יו”ר רשת עתיד), ברכה סלע (מזכירת העיר לשעבר), משה גן צבי, עו”ד יורם נאומן, יוכי פלר וחביבה רוגר (דוברת הטכניון לשעבר). ועדת ההוקרה דנה במועמדים כמו גם בפרס הכספי הנלווה לאות המצוינות.

מחלות נוירודגנרטיביות ובהן אלצהיימר, ALS, הנטינגטון ופרקינסון נובעות מתמותת נוירונים, תאי עצב. תהליך זה מתרחש בדרך כלל כתוצאה מאגרגציה – הידבקות של חלבונים זה לזה באופן היוצר משקע רעיל הממית את התא.

אף שעדיין קיימת מחלוקת לגבי הקשר הסיבתי בין התופעות, אגרגציה (הצטברות), של חלבונים נחשבת כיום לסימן ההיכר העיקרי של אותן מחלות. עם זאת, המנגנונים המדויקים של תהליך ההצטברות עדיין אינם ברורים די הצורך, מה שמעכב את פיתוחם של טיפולים יעילים במחלות אלה.

במחקר שהתפרסם ב-Nature Communications מציגות חוקרות הטכניון ממצאים חדשים הנוגעים להיווצרותם של אותם משקעי חלבון. את המחקר הובילו פרופ’ רעות שלגי והדוקטורנטיות כנרת רוזלס ואמל יוניס מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט.

חלבונים הם אבני הבניין של התא, והם האחראים למרבית הפעולות המתרחשות בגוף. החלבונים נוצרים מחומצות אמינו בתהליך שמכתיב הקוד הגנטי, ושלב קריטי בתהליך זה הוא קיפולם – קיפול שמקנה להם מבנה תלת-ממדי החיוני לתפקודם התקין. תהליך הקיפול מבוקר על ידי חלבונים אחרים הקרויים שפרונים (Chaperones), ובהם התמקד המחקר הנוכחי.

חוקרות הטכניון, שהתמקדו במחלת ALS ובמחלת הנטינגטון, גילו כי פעילותם של השפרונים משפיעה באופנים שונים בשתי המחלות. לדברי פרופ’ שלגי, “מה שגילינו במחקר הוא שאפילו אותו שפרון, בווריאציות שונות שלו, עשוי להוביל לתוצאות הפוכות בשתי המחלות.”

וריאציות של שפרונים נקראות איזופורמים. חוקרות הטכניון גילו כי במחלת ALS, שפרון מסויים עשוי לפעול בדרכים שונות – אם זהו איזופורם “רגיל” הוא מצליח למנוע אגרגציה של החלבון הגורם למחלה (חלבוני FUS), דבר שיעכב את הפגיעה בנוירונים; אולם אם הוא איזופורם קצר הוא לא ישפיע כך.

בהנטינגטון, לעומת זאת, ההשפעה הפוכה: דווקא האיזופורמים הקצרים ימנעו את האגרגציה של החלבון הגורם למחלה (חלבון HTT-polyQ), ואילו האיזופורמים ה”רגילים” יאיצו את ההצטברות, דבר שעלול להוביל להחמרת המחלה.

בניסויים בתאים ובנוירונים גילו החוקרות כי ביטוי מוגבר של האיזופורם הנכון מאפשר לצמצם בשיעור דרמטי (עד 80%) את האגרגציה של החלבונים הגורמים למחלה בתא. “למעשה, השפרונים הם מרכיב חיוני בהגנה על המוח בפני ניוון. חלק מהם נכנסים לפעולה בתגובה לעקות שונות כגון חום, וזאת כדי להגן על החלבונים; אבל במקרה של מחלות נוירודגנרטיביות, אלה אינם השפרונים המתאימים להילחם בתהליך האגרגציה. הכלים הנכונים קיימים בארגז הכלים של התא, וכעת גילינו בדיוק באילו כלים נכון להשתמש במקרה של ALS הנגרמת על ידי החלבון FUS. לצערנו, התא אינו יודע באילו כלים בדיוק עליו להשתמש במקרים האלה, ולעתים שימוש בכלים הלא נכונים יוביל לתוצאה הרסנית. התקווה שלנו היא שעל סמך הממצאים הנוכחיים נוכל בעתיד לפתח שיטות להגברת הביטוי של השפרונים ה’נכונים’ בנוירונים, בהתאם למחלה הספציפית. כך תיסלל הדרך לטיפולים יעילים בסגנון ״רפואה מותאמת אישית״ למחלות נוירודגנרטיביות הנחשבות כיום למחלות חשוכות מרפא.”

המחקר נערך בשיתוף פעולה עם מעבדת ברלין בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון ונתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, האיחוד האירופי (ERC), ומרכז פרינס למחלות נוירולוגיות של המוח.

למאמר המדעי ב-  Nature Communications לחצו כאן

מגפת הקורונה, שהטילה עומס חריג על מערכות הבריאות ועל צוותי הרפואה, הדגישה את חיוניותן של טכנולוגיות חכמות לניטור מצבם הרפואי של בני אדם ברציפות ובזמן אמת. מדובר בעיקר בהתקנים לבישים המנטרים באופן רציף מדדים פיזיולוגיים חשובים ובה בעת אינם מגבילים את המטופל בתפקודיו היומיומיים.

כתב העת Advanced Materials מדווח על פריצת דרך של חוקרים בטכניון, הצפויה לחולל שינוי משמעותי בתחום זה. כתב העת בחר להקדיש את שער הגיליון למחקר זה.
את המחקר הובילו פרופ’ חוסאם חאיק, הפוסט-דוקטורנט ינבין זינג והדוקטורנטית ראואן עומר מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון ומכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה.
המערכת שפיתחו חוקרי הטכניון מבוססת על מיקרו-מחטים(Microneedles) חכמות, המקובעות בתוך מדבקה (פלסטר) הנצמדת לעור. המערכת מנטרת ברציפות את מצבו הרפואי של המטופל ושולחת את הנתונים אליו ולרופאו.

מחט רפואית רגילה מוחדרת לתוך העור עד לכלי הדם והעצבים ולכן גורמת לכאבים ולדימום. המיקרו-מחטים החכמות, לעומת זאת, הן מחטים קצרות ודקות החוצות רק את שכבת העור הראשונה ולכן אינן מכאיבות. למרות אורכן הן מנטרות מדדים פיזיולוגיים חשובים משום שהן מגיעות לנוזל החוץ-תאי שמתחת לפני העור ומודדות מרכיבים ביולוגיים וכימיים שונים – סודיום, גלוקוז, רמת חומציות (pH) ועוד. העברת הנתונים לרופא ולמטופל נעשית באופן אלחוטי ובאמצעות טכנולוגיות ענן ו-IoT (“האינטרנט של הדברים”). הניטור הרציף, המאפשר גילוי מוקדם של שיבושים פיזיולוגיים שונים, חיוני למניעתם של מחלות וסיבוכים בריאותיים נוספים כגון מחלות לב, מחלות כליה ומחלות זיהומיות ועוד, זאת ללא צורך בבדיקות קונוונציונליות כגון בדיקות דם הנעשות רק בקליניקה, מכאיבות למטופל ותוצאותיהן מעודכנות רק לרגע הבדיקה.

שתיים מהמחלות שהמערכת החדשה מנטרת היא דיסנתרמיה והיפונתרמיה, הקשורות לרמת הנתרן בדם – הראשונה נובעת מרמת נתרן גבוהה מדי והשנייה מרמה נמוכה מדי. נתרן הוא יסוד חיוני הנמצא בתאי הדם ובנוזל הדם וממלא תפקיד חיוני בהולכת אותות במערכת העצבים ובמשימות ביולוגיות אחרות. שתי המחלות האמורות עלולות להשפיע על התפקוד הנוירולוגי ולהוביל למצבים שונים בהם תרדמת ואובדן הכרה, ולכן ניטורן המוקדם עשוי למנוע סבל רב מהמטופלים.

“כדי להתאים את הטכנולוגיה לשגרת החיים,” אומר פרופ’ חאיק, “פיתחנו פלסטר ייחודי העשוי מפולימר גמיש ורך הנמתח ומתכווץ יחד עם העור ולכן אינו מפריע לשום פעולה שהיא. מאחר שחשוב לנו שהמערכת תהיה זמינה לכול הקפדנו להשתמש בחומרים זולים יחסית, ולכן המוצר הסופי לא יהיה יקר. הטכנולוגיה שפיתחנו מהווה קפיצת מדרגה באבחון מחלות ובניטור פיזיולוגי מתמשך בבית ובקליניקה.”

פרופ׳ חוסאם חאיק הוא ראש המעבדות להתקנים מבוססי ננו-חומרים ודיקן לימודי הסמכה בטכניון. הוא מוביל מחקרים במגוון תחומים המשלבים ננו אלקטרוניקה, חישה חכמה ועוד לטובת יישומים רפואיים, שחלקם מותאמים לצורכי העולם השלישי.

ד”ר יובין זינג השלים את כל תאריו באוניברסיטת לאנג’ואו בסין והגיע למעבדת חאיק כפוסט-דוקטורנט.
ראואן עומר השלימה תואר ראשון ושני בטכניון והיום היא דוקטורנטית במעבדת פרופ’ חאיק. היא מלגאית בתוכנית אריאן דה רוטשילד לתלמידות דוקטורט – תוכנית המקדמת דוקטורנטיות מצטיינות לטובת השתלבותן בעמדות מפתח באקדמיה ובחברה הישראלית.
המחקר נעשה בשיתוף פרופ’ מיאומיאו יואן ורונגון זאנג מבית החולים השמיני המסופח לאוניברסיטת סון יאט-סן בסין.

למאמר בכתב העת Advanced Materials לחצו כאן

בסרטון: הדגמה של מתיחת ההתקן וחזרתו לגודל המקורי

[su_youtube url=”https://www.youtube.com/watch?v=w3pzo7h7q5s” width=”700″ height=”200″]

 

חמש סטודנטיות לתארים מתקדמים וסטודנט אחד זכו במקומות הראשונים ב”יום המחקר למשתלמים ע”ש ג’ייקובס”, בו מוצגים מחקרים נבחרים של סטודנטיות וסטודנטים לתארים מתקדמים. יום המחקר התקיים הפעם במתכונת מקוונת.

דיקן בית הספר לתארים מתקדמים, פרופ’ דן גבעולי, אמר כי “כל הסטודנטים הציגו את מחקריהם ברמה גבוהה מאוד, ולמרות המתכונת המקוונת ההשתתפות היתה מרשימה.”

ליום המחקר הטכניוני מגיעים הסטודנטים שזכו קודם במקומות הראשונים בימי המחקר הפקולטיים והיחידתיים. דירוג הזוכים ביום המחקר נעשה בשתי קטגוריות: מגיסטר ודוקטורנט.

בקטגוריית הדוקטורט זכתה במקום הראשון יונית מרדוס זקס מהפקולטה לפיזיקה על מחקר בנושא “פגמים טופולוגיים בסידור הנמטי של סיבי האקטין כמרכזי ארגון של המורפוגנזה ברגנרציה של הידרה” בהנחיית פרופ’ כנרת קרן ופרופ’ ארז בראון.

במקום השני זכתה לוטן פורטל מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים על מחקרה “נקעים בזהב כתבנית קטליטית לגידול ננו-מחטים” בהנחיית פרופ’ בעז פוקרוי וד”ר מריה קויפמן-כריסטוסוב.

במקום השלישי זכתה סופיה קופרמן מהפקולטה להנדסת מכונות על “חקר הזרימה בסוללות זרימה עם גאומטריה חדשנית עבור שיפור היעילות באגירת אנרגיה ירוקה” בהנחיית פרופ’ אמיר גת.

בקטגוריית המגיסטר (MSc) זכה במקום הראשון  עמית שמעיה מהפקולטה להנדסת מכונות על מחקרו בנושא “מבנה כיפתי מסתגל לחישה של חומרים מסוכנים בים” בהנחיית פרופ’ איל זוסמן.

במקום השני זכתה סתיו פלד מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון על מחקר בנושא “חלקיקים מתצמידי אוליגוסכרידים-לקטופרין להובלה סלקטיבית של חלבון לחיידקים פרוביוטיים במעי הגס” בהנחיית פרופ’ יואב ליבני.

במקום השלישי זכתה אנה פשניצ’ני מאמו מהפקולטה לחינוך למדע וטכנולוגיה על מחקר בנושא “תפיסות מדריכי מוזיאוני הטבע אודות שילוב של היבטים של מהות המדע בהדרכתם” בהנחיית ד”ר דינה ציבולסקי.

ברכות לזוכות ולזוכה.

מחקר שנערך בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון שופך אור על מנגנונים המובילים לכך שאפילו טיפול כימותרפי מוצלח עשוי להוביל להתפתחות גרורות סרטניות – גורם התמותה העיקרי מסרטן. המאמר, שראה אור לפני ימים ספורים בכתב העת Cancer Research, נבחר לפרסום על שער הגיליון וזכה גם למאמר דעה של עורכי כתב העת בפתח הגיליון.

פרופ’ יובל שקד והדוקטורנטית ג’וזפינה חאג’ שומלי, שהובילו את המחקר, מסבירים כי הפרקטיקות הקיימות לטיפול בסרטן מפגינות יעילות רבה ובמקרים רבים מצילות חיים, כפי שהודגם הן במחקרים קליניים והן בנתונים המצטברים לאורך שנים. עם זאת, הם אומרים, יש חולים שאינם מגיבים לטיפול, ולעיתים המחלה מתפרצת לאחר הטיפול ביתר אגרסיביות, לרבות גרורות באיברים אחרים כגון הריאות. המאמר מסביר את המנגנון הגורם להתפרצות גרורות לאחר טיפול גם במקרים שבהם הטיפול פוגע בהצלחה בגידול הראשוני.

החוקרים התמקדו בהתפתחות של גרורות ברקמת הריאות בעקבות טיפול כימותרפי בסרטן השד.  סרטן השד הוא הגידול הממאיר השכיח ביותר בקרב נשים והוא מתרחש, בשיעור נמוך, גם בגברים. שיעורי ההישרדות של חולים אלה בישראל הולכים וגדלים הודות לגילוי מוקדם של המחלה ולשיפור של טכנולוגיות הטיפול. עם זאת, כאשר הגידול שולח גרורות לאיברים אחרים, סיכויי ההחלמה צונחים. על פי הסטטיסטיקה, בכ-30% מהמטופלות שאובחנו בסרטן שד בשלב מוקדם, וטופלו באמצעים קונוונציונליים, צפויות להתפתח גרורות תוך חודשים ספורים או שנים ספורות.

גרורות שמקורן בסרטן שד נובעות בין השאר מקרבתו של השד לקשריות הלימפה בבתי השחי. סמיכות זאת מקילה על תאים סרטניים להגיע מהשד למערכת הלימפה, שהיא מערכת צינורות מסועפת הדומה במידה רבה למערכת הדם. דרך נוזל הלימפה נודדים תאי הסרטן לאיברים אחרים כגון ריאות, כבד ועצמות, ושם הם מייצרים גרורות.

השאלה המעסיקה חוקרי סרטן רבים, על רקע זה, היא אילו תנאים מסייעים לתהליך הגרורתי ואילו התערבויות רפואיות עשויות לבלום אותו. לדברי פרופ’ שקד, “כיום ידוע שהתהליך הגרורתי אינו אקראי לגמרי. הגרורות משגשגות ברקמות שבהן הן מוצאות תמיכה מכנית וסביבת תאים תומכת.”

קבוצת המחקר של פרופ’ שקד גילתה במחקרים קודמים כי אנזים שכיח בשם LOX, המשפיע על תצורת הרקמה, עשוי לשנות את רקמת הריאות באופן המקל על תאים סרטניים להיצמד אליה ולפתח בה גרורות. כאשר עיכבו החוקרים את פעילותו של אותו אנזים הושגה הפחתה משמעותית ביכולת ההיצמדות של תאי הסרטן לרקמת הריאה וכך פחתה היווצרותן של גרורות סרטניות. גם במחקר הנוכחי התמקדו החוקרים באנזים LOX, אולם הפעם בהקשר אחר – מעורבותו בהתפתחות גרורות בעקבות הפרשתו מתאי חיסון ספציפיים: תאי T מסוג CD8⁺. אנזים LOX נמצא במינון גבוה ברקמות הריאה גם באדם הבריא, אולם מינון זה גדל באופן מהיר ודרמטי בתגובה לטיפול הכימותרפי. בניגוד לסברה הרווחת, לפיה אנזים זה מתבטא בתאים מזנכימליים, חוקרי הטכניון גילו להפתעתם כי המינון המוגבר של LOX נובע דווקא מהפרשתו המוגברת על ידי תאי מערכת החיסון – אותם תאי T מסוג CD8⁺. העלייה בנוכחותו של אנזים זה משפיעה על תכונותיה של רקמת הריאה והופך אותה לסביבה המיטיבה עם תאי סרטן. תופעה זו יכולה להסביר מדוע במטופלים מסוימים העוברים כימותרפיה מתפתחות גרורות אפילו בעקבות טיפול ראשוני מוצלח. ההסבר, כאמור, הוא בהשפעת הכימותרפיה על רקמת הריאות באופן שרקמה זו נעשית נוחה עבור תאי סרטן.

“כשאנחנו מדברים על סביבת הריאה במחקר הזה,” מסביר פרופ’ שקד, “אנחנו מתייחסים ל-ECM, הסביבה החוץ-תאית שבתוכה שרויים התאים. זוהי רשת מורכבת של חלבונים התומכת בתא מבחינה מבנית ומכנית כמו גם מבחינת היבטים תפקודיים שונים. במחקר הנוכחי גילינו כי פעילותו של LOX רותמת את הסביבה החוץ-תאית לטובת התאים הסרטניים. בעקבות השינויים שתאי ה-T ואנזים LOX מחוללים בתווך הזה הוא מתחיל לסייע לתאים הסרטניים לגדול, לשרוד, לנוע, להתחלק ולהיצמד זה לזה. יתר על כן, הוא עשוי לבלום כניסה של תאי חיסון תקינים ואפילו של תרופות אנטי-סרטניות לאזור הממאיר.”

המחקר נערך במודל של סרטן השד בעכברים ובתרופה האנטי-סרטנית פּאקליטקסל, אולם החוקרים מעריכים כי ממצאיו רלוונטיים גם לתרופות נוספות ולסוגי סרטן אחרים, מה שצפוי להיבדק בעתיד במחקרים קליניים. לדברי הדוקטורנטית ג’וזפינה חאג’ שומלי, “הופתענו לגלות שמנגנוני הפעולה שחשפנו, המעודדים התפתחות של גרורות סרטניות, מופעלים לא רק בתגובה לניתוחים כמו שנמצא בעבר, אלא גם בתגובה לכימותרפיה ואולי לתרופות נוספות שאותן אנו חוקרים כעת.”

“ההישג שלנו – איתור המנגנון הגורם לשינוי המבני בריאה על ידי מערכת החיסון – עשוי לאפשר לפתח תרופות וטיפולים משולבים שימנעו תופעה זו ויצמצמו את הסיכויים להתפתחות גרורות,” אומר פרופ’ שקד. “כעת אנחנו שוקדים על פיתוח חסמים לחלבונים השונים הגורמים לאותה השתנות מבנית של רקמת הריאה. אנחנו מאמינים כי ממצאי המחקר יובילו להגדרה מעודכנת של בנק המטרות הטיפולי ולשימוש במעכבי LOX לבלימת התפתחויות גרורתיות.”

המחקר נתמך על ידי BSF (הקרן הדו לאומית ארה”ב-ישראל למדע), ERC (הנציבות האירופית למחקר) ו-ISF (הקרן הלאומית למדע בישראל). הדוקטורנטית ג’וזפינה חאג’ היא מלגאית בתוכנית אריאן דה רוטשילד לתלמידות דוקטורט – תוכנית המקדמת דוקטורנטיות מצטיינות לטובת השתלבותן בעמדות מפתח באקדמיה ובחברה הישראלית.

 

למאמר המדעי בכתב העת Cancer Research לחצו כאן

לאחרונה התקיים מפגש חשיפה לסגל הטכניון, שנועד לעודד כתיבת ערכים מדעיים וטכנולוגיים בוויקיפדיה על ידי סטודנטים בטכניון, במסגרת הקורסים אותם הם לומדים בטכניון.

ויקיפדיה העברית היא האתר החמישי בישראל במונחי צפיות, עם כ-2,000 צפיות בדקה. כיום קיימים בוויקיפדיה הישראלית יותר מ-300 אלף ערכים, אולם ניכר מחסור כמותי ואיכותי בכל הנוגע למקצועות ה-STEM – מדע,  טכנולוגיה, הנדסה ומתמטיקה. ד”ר קרן שצמן, רכזת אקדמיה ופרויקטים בוויקימדיה, הסבירה כי העמותה פועלת להרחבת מאגר הידע החופשי בוויקיפדיה. “במסגרת זאת אנחנו מבקשים לעודד סטודנטים לכתוב ערכים בתחומי הלימוד שלהם, מה שיוסיף למידע החופשי כמות ואיכות. אף שוויקיפדיה אינה מקור אקדמי, כ-85% מהסטודנטים בישראל נכנסים לשם לטובת presearch – הבנה של מונחים בסיסיים וקבלת רקע על הנושא – לפני שהם פונים למאמרים אקדמיים, ולכן חשוב שהמידע יהיה איכותי ואמין.”

במפגש השתתפו ראשת המרכז לקידום הלמידה וההוראה בטכניון ד”ר אולגה צ’ונטונוב, היו”ר האקדמי של החממה החברתית בטכניון ד”ר מירב אהרון-גוטמן ומנהלת החממה רונית פיסו, סטודנטים וחברי סגל. ד”ר אהרון גוטמן אמרה כי שיתוף הפעולה עם ויקימדיה הוא חלק מהמעורבות החברתית שהחממה החברתית מנסה לעורר בטכניון. “האקדמיה היא מוסד ציבורי ויש לה תפקיד כלפי הסטודנטים אך בה בעת יש לה תפקיד כלפי הציבור הרחב. כתיבת ערכים בוויקפדיה היא אמצעי יעיל להפצת ידע למורים, תלמידים וכל מי שמבקש ללמוד בכוחותיו הוא מחוץ לגבולות הקמפוס”.

דפנה לוין, דוקטורנטית ועוזרת הוראה בקורס “סוגיות בסוציולוגיה אורבנית” סיפרה על העבודה עם הסטודנטים. “מדובר בעבודה מוקפדת. יש לברר מה הערך המוסף שלנו אל מול ערכים באנגלית. אנחנו מעודדים סטודנטים וסטודנטיות להעלות דימויים מקוריים. הצורך לכתוב בצורה מתומצתת הוא מורכב ומהווה שיעור חשוב עבור הסטודנטים”.

סטודנטים בטכניון כבר השתתפו בכתיבת ערכים בוויקיפדיה. הערך “מרחב ציבורי”, שנכתב בקורס של ד”ר אהרון-גוטמן, כבר זכה ב-5,000 צפיות, ו”נקבוביות”, שנכתב במסגרת קורס של פרופ’ אורי שביט, זכה בכ-6,000. במפגש סיפרה זוהר וייס, סטודנטית לתואר שני במסלול תכנון ערים בפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים, כי כתיבת הערך “דיור שיתופי” שילב בין העניין האישי שלה לבין הידע המקצועי שהיא רוכשת בלימודיה. “בסופו של דבר, זה פרי של עבודת מחקר לכל דבר, אבל ההשפעה שלה גדולה כי המידע מגיע לקהל ממש רחב, וזה בהחלט מרגש.”

ניסוי שתוכנן ונבנה בפקולטה לפיזיקה בטכניון ישוגר לתחנת החלל הבין-לאומית. ניסוי זה, הקרוי GALI (Gamma-ray Burst Localizing Instrument), הוא מערכת חדשנית לגילוי קרינת גמא. הצבתה של המערכת בתחנת החלל תסייע בזיהוי קרינה זו שמקורה בהתפרצויות עתירות אנרגיה בגלקסיות רחוקות.

ההנחה המקובלת היא שהתפרצויות קרני גמא קצרות מגיעות ממיזוג של שני כוכבי נויטרונים, אירוע המייצר גם גלי כבידה. עם זאת, עד היום זוהה רק אירוע אחד כזה ב 2017, ומכאן חשיבות פיתוחם של כלי גילוי חדשים. הגלאי שפותח בפקולטה לפיזיקה מבוסס על מאות גבישים קטנים המסודרים בתבנית תלת-ממדית ייחודית. על סמך האות היחסי הנקלט בכל גביש אפשר לשחזר את מיקום ההתפרצות בדיוק גבוה.

את צוות המחקר מובילים פרופ’ שלומית טרם ופרופ’ אהוד בכר וחברים בו הדוקטורנט רועי רחין, המסטרנטית ג׳וליה סלח, הפוסט-דוקטורנט לוקה מולרי, הסטודנט (לתואר ראשון) סולומון מרוגלין, אנשי צוות המחקר אלכסנדר ודובין ועמיר פיגנבוים מהנדס המערכת אבנר קידר והוביק אגלריאן ממכון אשר לחקר החלל בטכניון.

לדברי פרופ’ טרם, “החידוש העיקרי במערכת שלנו הוא בזיהוי מדויק של מיקום ההתפרצות. זיהוי כזה יאפשר לאסטרונומים בכל העולם לכוון טלסקופים לאירוע, לחקור את ההתפרצות ולקשור אותה לאירועים אחרים כגון גלי כבידה.” החדשנות שבגלאי GALI טמונה בשימוש בחיישנים קטנים משמעותית ממה שהיה מקובל בעבר וסידורם במערך תלת-ממדי חדשני. הודות לסידור ייחודי זה, מערכת GALI תספק תוצאות מדויקות יותר מאלה של קודמותיה אף שממדיה קטנים הרבה יותר.

ל-GALI חשיבות יישומית רבה בתחומים נוספים. לדברי פרופ’ בכר, “התברר לנו שהמערכת שפיתחנו מעניינת גם אנשים מחוץ לעולם האסטרופיזיקה. עמיתינו בקריה למחקר גרעיני, לדוגמה, מעוניינים במערכות אמינות ומדויקות שיגלו קרינה רדיואקטיבית, וזאת בלי שיצטרכו להתקרב למקור הקרינה. המערכת שפיתחנו תוכל – בהתאמות נדרשות – לסייע באיתור מקור הקרינה . בהקשרים אלה מספקת המערכת שלנו גם מידע על החומרים הפולטים את אותה קרינה, וכך היא עשויה לסייע בהתאמת הטיפול המיטבי. זה ההקשר שבו רשמנו יחד פטנט בארה”ב.”

ניסוי GALI  מתוכנן להמריא לתחנת החלל הבינלאומית במאי 2022 עם טיסת המטען Spx – 25 ומלווה על ידי משימת  ‘רקיע’ של קרן רמון ובתמיכת משרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה.

לסרטון המסביר את הניסוי:

[su_youtube url=”https://youtu.be/ap7uO9xdeQM” width=”700″ height=”200″]

שיתוף פעולה עם התעשייה, שבע דיקניות בטכניון, מענקי מחקר לסגל צעיר, לוחות סולריים המתקנים את עצמם, טיהור מים, גבול מהירות החישוב הקוונטי, מתווה חדש להנשמה מלאכותית ועוד.

כל אלה ועוד מחכים לכם בלינק הבא:

https://bit.ly/NewsletterJanTechnion