חיסון בשלוק

תארו לכם שנוגדנים, חלבונים כגון אינסולין ואפילו חיסוני קורונה ושפעת היו נצרכים בבליעה במקום בזריקה. החזון הזה נראה קרוב מתמיד כעת, לפי מאמר שפרסמו חוקרי הטכניון בכתב העת לשחרור תרופות מבוקר, Journal of Controlled Release. המחברים הראשיים של המאמר הם ד”ר אסף זינגר והדוקטורנטית סי נפתלי מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון בטכניון. הרעיון הבסיסי, כאמור, הוא לאפשר צריכה של תרופות וחיסונים בבליעה במקום בהזרקה, וההשראה היא חלב אם. “לחלב אם יש קטע. הוא נוזל מופלא,” מסביר ד”ר זינגר, שקיבל לפני שנתיים מענק יוקרתי לחוקרים צעירים (ERC Starting Grant) לפיתוחם של חלקיקים מלאכותיים, “מילקוזומים”, המבוססים על חלב אם. “הנוזל הזה שהתינוק יונק מכיל מגוון רחב של חומרים חיוניים, וכדי להשפיע על בריאותו הם צריכים לעבור ממערכת העיכול שלו לזרם הדם. לשם כך עליהם לחצות את מחסום המעי.”

מחסום המעי הוא מעין יריעה גדולה המפרידה בין פנים המעי למערכת הדם, והיא עשויה משכבת תאי אפיתל ושכבת ריר. זהו מחסום סלקטיבי חיוני המונע דליפה של רעלנים שמקורם במזון אל מערכת הדם, אך מאפשר מעבר של חומרים חיוניים. “אם חומרים המצויים בחלב האם עוברים את המחסום הזה, סימן שבחלב יש ‘מפתחות’ המאפשרים להם לחדור דרכו,” מסבירה סי נפתלי. “מהם המפתחות האלה? זה מה שניסינו להבין במחקר הזה.”

מאמרם של חוקרי הטכניון מציג את הפתרון לחידה בתופעה שהם מצאו: המפתח למעבר חלקיקים ננומטריים דרך דופן המעי נמצא בחלבוני חלב האם, היוצרים אפקט הנקרא “קורונה” (כתר), ובשמו המלא Human Breast Milk Protein Corona. למעשה, זהו ציפוי חלבוני העוטף את החלקיק ובכך מאפשר לו לעבור דרך שכבות המעי. את התגלית אימתו החוקרים הן בתאי מעי אנושיים והן במעי חזיר.

חלב אם הוא מקור ההזנה העיקרי, ולעתים היחיד, של התינוק הרך. זהו נוזל מורכב ודינמי העונה על צורכי התינוק ומספק לו אנזימים, גורמי גדילה, הורמונים, נוגדנים, חומצות גרעין, בועיות חוץ-תאיות, פחמימות, ליפידים (מולקולות שומן), ויטמינים, מינרלים ותאים. משאבים אלה חיוניים להתפתחות המוח, מערכת החיסון וגורמים נוספים וכן מסייעים באיזון המיקרוביום, חיידקי המעי במערכת העיכול. בניגוד לחלב מלאכותי (“פורמולה”), חלב האם אינו אחיד; הוא מגוון מאוד, והרכבו מושפע מגורמים רבים הקשורים באם. בשנים האחרונות גדלה המודעות לערכו הרפואי של חלב אם, והוא מוזכר כיום כתרופה טבעית לשורה של בעיות שהעיקריות בהן הן מחלות מעי.

“המחקר שלנו מציג פתרון לשאלה כיצד עוברים מולקולות וחלקיקים ננומטריים ממערכת העיכול למערכת הדם,” אומר ד”ר זינגר. “על בסיס הפתרון הזה אנחנו מתכוונים לעבור לשלב ההנדסי-יישומי – לייצר חלקיקים המחקים את מנגנון המעבר, וכך לוודא שיצליחו לחדור מבעד למחסום המעי. אנחנו מדברים בעיקר על  חלקיקים ננומטריים (ממש ממש ממש קטנים) שיכולים לשאת מטענים תרופתיים (תרפויטיים) שונים ברחבי הגוף. חלקיקים אלה מגינים על המטען הרפואי אותו הם נושאים מתנאי הסביבה הקיצוניים האופייניים למערכת העיכול, ונחשבים להבטחה גדולה בהסעת תרופות וחומרים אחרים בתוך הגוף. אם נשלב באופן מלאכותי את שני המרכיבים הטבעיים האלה, חלקיקים ננומטריים וחלבוני חלב אם, אנחנו מעריכים שנוכל לפתח ‘מוניות’ קטנות שיובילו למערכת הדם תרופות, חיסונים ומרכיבים חיוניים אחרים. זהו ליבו של הקונספט שיאפשר לנו להמיר זריקות שונות בתרופות וחיסונים הנצרכים בבליעה.”

תגלית זאת תסייע במניעה וריפוי של דלקות, סוכרת, זיהום, סרטן ותת-תזונה ועשויה לשפר בעתיד את בריאותם של חולים רבים, בגילאים שונים, ובעיקר אלה הסובלים ממחלות כרוניות ואקוטיות.

נקודות נוספות:

• על המחקר חתומים שני חברי סגל – ד”ר זינגר מהפקולטה להנדסה כימית ופרופ’ מאיה דוידוביץ’ פנחס מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון – וארבעה סטודנטים משתי הקבוצות. שילוב זה ממחיש, בעיני ד”ר זינגר, את החשיבות בשיתוף פעולה בין חוקרים מתחומים שונים ואת הצורך בהנמכת החומות בין דיסציפלינות שונות. הוא מוסיף בגאווה פרט יוצא דופן: אחת הסטודנטיות החתומות על המאמר, טופז פרי, היא סטודנטית לתואר ראשון בפקולטה להנדסה כימית שהצטרפה לצוות המחקר בשנתה השנייה בפקולטה.
• במסגרת המחקר נערכה השוואה בין חלב אם, חלב פרה וחלב מלאכותי (“פורמולה”), וחלב האם הפגין את החדירות הגבוהה ביותר דרך מחסום המעי.
• כדי לנהל את המחקר נדרשו כמויות משמעותיות של חלב אם, ומאחר שבעקבות ארועי 7 באוקטובר הופנו רוב תרומות החלב בישראל ליתומים, החלה הקבוצה לאסוף תרומות חלב מאימהות בפקולטה ובטכניון.
• ד”ר זינגר הוא קצין שריון שעשה מעל 100 ימי מילואים במלחמה ובמהלכה הוענקה לו תעודת הצטיינות חיילית על תפקודו. סי נפתלי שירתה בחיל האוויר וזכתה באות “מצטיין נשיא המדינה”.

ד”ר אסף זינגר הוא חבר סגל בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון, חבר באקדמיה העולמית הצעירה ועמית החברה המלכותית לכימיה. “באתי לטכניון כדי לעשות מדע יישומי,” הוא אומר. “אם בסוף זה לא יגיע לקליניקה – זה פחות מעניין אותי. כשאני קולט סטודנטים חדשים אני שואל אותם מה מתוך השלושה מעניין אותם: לזכות בנובל, להיות מולטי-מיליונר או להציל חיים. התשובה השלישית היא תנאי סף לקבלה לקבוצת המחקר שלנו.”

סי נפתלי השלימה תואר ראשון ושני בהנדסת ביוטכנולוגיה באוניברסיטת בן גוריון, עבדה ארבע שנים בסטארטאפUkko  העוסק בהנדסת חלבונים, ובאפריל 2022 הגיעה לדוקטורט אצל ד”ר זינגר בטכניון. ב-2023 היא השתתפה בארגון כנס הסטודנטים הבינלאומי הראשון להנדסה כימית בטכניון, וגם כיום היא מתנדבת בפרויקטים שונים.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית  למדע, הקרן לחקר הסרטן בישראל, מכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה ובטכניון, מלגת אלון, מלגת נועם סיידן בננוטכנולוגיה ואופטואלקטרוניקה ו”מענק המילקוזומים” של הנציבות האירופית למחקר (ERC).

למאמר ב- Journal of Controlled Release  לחצו כאן

אתר מעבדתו של ד״ר אסף זינגר בטכניון:  www.TheZingerLab.com