מחקר שנערך בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון מגלה כי צריכה חד פעמית של ריטלין פוגעת בכל סוגי הקשב

צריכה חד פעמית של ריטלין פוגעת במגוון סוגי קשב. זה אחד הממצאים העיקריים במחקר שערכו פרופ’-משנה אבי אביטל והמסטרנט יבגני חבקין מהטכניון. זאת במסגרת התואר השני של חבקין במעבדה לביולוגיה התנהגותית בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון.

המחקר כלל ממצאים משמעותיים נוספים: ריטלין משפיע באופן שונה על הפרעות קשב שונה, ולכן אבחון מדויק של ההפרעה חיוני להתאמה מיטבית של הטיפול.

הפרעת קשב היא שיבוש נוירו-התפתחותי המתבטא בתסמינים שונים ובהם קשיי ריכוז, קושי בשמירה על ערנות, חוסר סבלנות, קושי בהתמודדות עם הסחות דעת ולעיתים גם פעלתנות יתר. הערכות עדכניות מייחסות הפרעה זו ל-5% מאוכלוסיית הילדים ול-2.5% מאוכלוסיית המבוגרים הכלל עולמיות, אף שצריכת הריטלין בעולם המערבי גבוהה פי כמה עקב אבחון-יתר וניצול לרעה (abuse) של התרופה. בארה”ב, על פי הערכות מהעשור הקודם, רוב השימוש בריטלין (כ-60%) הוא שימוש מיותר או שימוש-יתר.

אחת התרופות השכיחות ביותר לטיפול בהפרעת קשב היא ריטלין, תרופה מקבוצת הפסיכו-סטימולנטים המבוססת על מתילפנידייט. זוהי תרופה לא ממכרת בעלת השפעות חיוביות מוכחות על למידה, על זיכרון ובמיוחד על הפרעת קשב. אף שה-FDA (רשות התרופות והמזון בארה”ב) אישרה כבר ב-1955 את השימוש בריטלין, ואף שמאז שנות השמונים חלה עליה דרמטית בתרופה זו בעיקר לבעיות קשב וריכוז, עדיין רב הנסתר על הגלוי באשר למנגנון פעולתו של הריטלין במוח. אחת הסיבות לכך היא שתהליך הקשב והפרעתו הם תופעות מורכבות הן מהבחינה ההתנהגותית והן מהבחינה הנוירו-פיזיולוגית.

השפעתו של הריטלין נחקרה עד כה בעיקר בבני אדם באמצעות מטלות ממוחשבות הבוחנות את סוג הקשב המושהה – היכולת להתרכז ולהתמקד לאורך זמן. במחקר הנוכחי נבחנו גם שני סוגי קשב אחרים: קשב בררני, שפירושו היכולת להתמקד באובייקט או מחשבה רצויים ולסנן הפרעות סביבתיות (כגון רעש או גירוי ראייתי), וקשב חברתי הקובע את היכולת לזהות גורם חברתי שכבר פגשנו בעבר.

במחקר הנוכחי נבחנה ההשערה כי השפעת צריכה חד פעמית של ריטלין שונה מִצריכה כרונית (שבועיים רצופים). זאת בהקשר של שלושה סוגי קשב: מושהה שמיעתי, בררני וחברתי. המחקר נעשה בחולדות, המאופיינות בדמיון גנטי רב (96%) לאדם, תוך יישום גישת המדע התרגומי ממודל חיה לבני אדם. מחקר זה התבסס על בחינת מודל החולדה במבוך ייעודי שתוכנן לשם כך, על צילום וידאו ועל התאמת טכנולוגיות של עיבוד תמונה.
הממצאים מראים כי צריכה חד פעמית של ריטלין פוגעת בשלושת סוגי הקשב. הפגיעה בקשב החברתי באה לידי ביטוי בהתארכות משמעותית בזמן הנדרש לזיהוי שותף חברתי חדש בסביבה ובירידת המוטיבציה ליצור עימו קשר.

ההשפעה של צריכה כרונית היתה שונה. הקשב הבררני אמנם נפגע אבל בקשב המושהה, בקשב החברתי ובמשתנים המעידים על לחץ חל שיפור. לדברי פרופ’-משנה אביטל, “המחקר מגלה את ההבדל המשמעותי בין צריכה חד פעמית של ריטלין ובין שימוש כרוני ומצביע על חשיבות האבחון המדויק של סוג הקשב הפגוע. ממצאי המחקר יכולים להסביר העובדה שבמקרים רבים, גם השימוש הכרוני בריטלין אינה מועיל – פשוט כי השימוש אינו מותאם באופן אופטימלי להפרעה. לגבי שימוש חד פעמי, לאור המחקר ברור ששימוש כזה אינו מועיל ואף מזיק. את כל זה צריך כמובן לסייג בכך שאנחנו מסיקים ממודל חיה לבני אדם.”

פרופ’מ אביטל מוסיף כי ממצאי המחקר רלוונטיים לא רק להפרעות קשב אלא גם להבנת הפרעות רבות הבאות לידי ביטוי בליקוי קשבי – למשל הפרעת דחק בתר-חבלתית (פוסט טראומה). “לכן, בנוסף להמשך המחקר הבסיסי הפיזיולוגי, אנו מתעתדים לבחון את תוצאות המחקר בנבדקים הסובלים מפוסט-טראומה.”

בתמונות:

פרופ’ אבי אביטל ויבגני חבקין

קשב בררני

קשב שמיעתי מושהה

קשב חברתי

בסרטון: הדגמה של קשב בררני – היכולת להתמקד באובייקט או מחשבה רצויים ולסנן הפרעות סביבתיות

בתמונה המחולקת ל-4 – קשב בררני: בחינה במקביל של 4 נבדקים מקבוצות הניסוי השונות. באמצעות אלגוריתם ייחודי לניתוח וידאו, שפותח במעבדתו של פרופ’ אביטל, מבוצע מעקב אחר המסלול (הקו האדום) שהחיה עוברת במפגש עם אובייקט מוכר (הכוס בצד ימין) ובמפגש עם אובייקט חדש החדש (קוביית הלגו בצד שמאל)

בתמונה השנייה – רמת האקטיביות של הנבדק. רמת האקטיביות נמדדת במרחק הכולל שעברה ב-5 דקות (המסלול האדום בתמונה הקודמת). רמות הלחץ והחרדה נמדדות ביחס בין פעילות חולדה באיזור המוגן (סמוך לדפנות התיבה) לעומת מרכז התיבה

במשך שלושה ימים התארחו חברי המשלחת בחיפה, סיירו בעיר ובטכניון והיו עדים  להיענות הציבורית בעקבות ארועי חרבות ברזל והמוכנות לקיום שגרת חירום. מיקוד המשלחת בביקור זה היה להבין לעומק את ארועי ה-7 באוקטובר כמו גם השלכותיהם על החברה הישראלית בכלל ובית הטכניון בפרט. “זהו ביקור חשוב מאוד עבורנו. באנו להגיד שאנחנו תומכים בכם, היום, בעבר ולתמיד”, הצהירו החברים המשלחת.

במהלך ביקורם סיירו חברי המשלחת במבנה בית החולים התת קרקעי ברמב”ם ובפקולטה לרפואה על שם רות וברוס רפפורט הסמוכה לו, בפקולטה לאווירונאוטיקה וחלל, ברפא”ל ואתרים נוספים.

חברי המשלחת קיבלו סקירה מקיפה מחברי הנהלה, דיקנים ובעלי תפקידים אודות הדרכים בהם נרתם בית הטכניון למיזמי התנדבות עבור הקהילה והצבא. הוצגו ההטבות, ההקלות, ההתאמות והסיוע הכלכלי, החברתי והרגשי חסר התקדים הניתן בטכניון עבור כל סטודנט וסטודנטית ולמשרתי המילואים בפרט.

במהלך שהותם בטכניון נפגשו חברי המשלחת עם סטודנטים וסטודנטיות, חברי וחברות סגל אשר שרתו במילואים. חברי המשלחת ציינו את הפגישות הישירות, והבלתי אמצעיות, עם נציגיהם  של יותר מ-3,500 מאנשי בית הטכניון אשר גויסו למאמץ המלחמתי, כאירועי השיא של ביקורם.

“מודים לחברי המשלחת על התמיכה והחיזוק”

הסטודנטים וחברי הסגל איתם נפגשו חברי המשלחת תיארו בצורה מוחשית כיצד חוו את ארועי תאריך 7.10:

אהרון ג’וסט, בן ה-25 מהפקולטה להנדסת מכונות, סיפר כי באותה שבת שהה עם משפחתו בתל אביב. מיד בהיוודע היקף הארוע מיהר להתארגן וחבר ליחידת המודיעין החיונית בה הוא משרת וסייע בהעברת מידע אקוטי ללוחמים בשטח. אהרון שירת 95 ימים.

עלמה ינאי בת ה-27 מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון ביקרה את חברתה בקיבוץ בדרום, בזמן שהופתעה על ידי רעש האזעקות ומטחי הטילים. עלמה שרדה את הפרעות בקיבוץ ונשארה לסייע בחלוקת מזון ומים לתושבים. דבריה אודות התחושות הקשות שמילאו אותה, אובדן חבר קרוב ועל הרצון לתרום ולקחת חלק רגשו את הנוכחים. עלמה וארוסה התגייסו למילואים ושרתו בנפרד יותר מ-90 ימים ברצף עד לאיחוד האמוציונלי.

ארי ברמן, בן ה-25 הלומד בפקולטה להנדסת מכונות יליד ארצות הברית, ביקר ב-7.10 אצל הוריו בקליפורניה. בתור שומר שבת, שמע על הארוע לראשונה בשיחות בבית כנסת. הוא מיד ביטל את המשך חופשתו וחזר לישראל בהקדם האפשרי לשרת קרוב לחמישה חודשים הוא משרת כלוחם המאבטח את הגבול הצפוני.

מורן מרביד בן ה-27, הלומד בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, היה אצל הוריו בקיבוץ עין השלושה שבעוטף. מורן תיאר באופן מצמרר כיצד התבצר עם הוריו בממ”ד במשך כשתי יממות שאחריהן גויס מייד למילואים.

ניצן חי, גם היא סטודנטית בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, שהתה בביתו של הארוס שלה בקרית גת, לא רחוק מהעוטף. היא גויסה מייד למילואים, וארוסה חזר לבסיס שבו הוא משרת כקצין. הם התעקשו שלא לדחות את חתונתם, שנקבעה ל-12 בנובמבר, והחתונה התקיימה במועד המתוכנן.

ד”ר אסף זינגר, חבר סגל בפקולטה להנדסה כימית ששירת בדרום ניצל את ההזדמנות להודות לחברי המשלחת בשם הכלל על התמיכה והחיזוק בתקופה המאתגרת: “בשם כולנו אני רוצה להודות לכם. אני כל כך שמח על החיבוק החם, הסולידריות וההזדהות שלכם שהורגשו מיומה הראשון של המלחמה. אני גאה להיות חלק ממוסד אוניברסיטאי המטפל בצורה המיטבית בכל סטודנט וסטודנטית. התמיכה האוהדת המתמשכת שלכם לאורך הלחימה מחזקת את כולנו”.

ד”ר זינגר סיפר על הקשרים החבריים שנוצרו לאורך השנים עם נשיא אגודת ידידי הטכניון ארצות הברית, מארק גיינס, ועם סקוט לימאסטר, יו”ר חבר הנאמנים, לשעבר נשיא אגודת הטכניון בארצות הברית.

ד”ר זינגר: “לאחר פגישתנו הראשונה ב-2014, כחלק מהפעילות שלי בטכניון יצא לי לא פעם להפגש עם מארק גיינס, וסקוט לימסטר יו”ר חבר נאמני אגודת הידידים של הטכניון בארצות הברית, בארועים בארץ ובכנסים בינלאומיים.

תמיד שמחנו להיפגש ולשתף בחוויות. מתחילת המלחמה הינו בקשר הדוק. הרגשתי את דאגתם הכנה וההתעניינות על בסיס התקשרות שבועית.

תוך כדי המילואים הם ביקשו שאשמור על עצמי התעניינו כיצד יוכלו לסייע לסטודנטים שלנו וגם לאחר שחרורי הם דאגו לשלומי. אני שמח על ההזדמנות לפגוש אותם שוב ולהודות להם מעומק ליבי על תמיכתם ותרומתם החשובה לטכניון בפרט ולמדינת ישראל בכלל”.

“זו הייתה חוויה חינוכית אמוציונלית ומעצבת”

בסיום הביקור חלקו חברי המשלחת רשמים מתקופת שהותם בישראל.

מארק גיינס: “זו הייתה חוויה חינוכית רגשית ומעצבת. במיוחד רגשו אותי דברי הסטודנטים שפגשתי, ההיכרות איתם והשמיעה בקשר בלתי אמצעי את סיפורי ההקרבה, הגבורה והתושייה.

התפעלתי ממכלול הדברים שהטכניון עשה ועושה עבור הסטודנטים בשביל להקל עליהם את החזרה לספסל הלימודים. התמיכה והסיוע במישור האקדמי, הכלכלי, והסיוע הרגשי הם חשובים ביותר”.

סקוט לימסטר: “עברו יותר מ-20 שנים מאז בקרתי בטכניון בפעם הראשונה. אני עדיין זוכר היטב את הביקור הזה. התאהבתי מיד בסביבה, באווירה,

בנוף, באנשים ובמה ובמצוינות שהטכניון הפך להיות מזוהה. עם השנים התרשמתי מאוד מהפיתוח של הטכניון ושמחתי להיות שותף ולמלא מספר תפקידים ביניהם נשיא האגודה האמריקנית וכעת יו”ר חבר הנאמנים.

בקרתי פעמים רבות בטכניון כולל ב-2014 בעקבות צוק איתן. הביקור הנוכחי הוא שונה, עבורי. הוא מהחשובים ביותר במהותו.

ריגש אותי מאוד לשמוע, לראות ולפגוש את הסטודנטים וחברי הסגל. קבלתי את התחושה שבטכניון ובכל המדינה יש סנטימנט של לכידות.

הרשים אותי מאוד להיווכח ולשמוע על כל הפעולות שהטכניון עושה למען הסטודנטים היקרים: החל ממלגות והקלות פיננסיות, מתן שעורי עזר, סדנאות וכלה במתן שירותי ייעוץ התאמות אקדמיות ובאופן כללי הליכה לקראת הסטודנט בכל מה שאפשר.

הייתה לי דאגה רבה לסטודנטים ולחברי הסגל שחלקם אני מכיר באופן אישי דוגמת ד”ר אסף זינגר, ששמחתי לפגוש גם בביקור הנוכחי”.

החברים הנוספים במשלחת כוללים את:

סטיב ברגר: נציג חבר נאמני אגודת ידידי הטכניון, לשעבר נשיא האגודה.

סטיבן פולד: עומד בראש מערך שיווקי בחברת סוני בארצות הברית.

טרי גרדנר: מהנדס מחקר ויועץ, סגן מנהל סניף האגודה ביוסטון, טקסס. לשעבר חבר
קיבוץ, עובד בתעשיות האוויריות בישראל ומרצה בטכניון.

דייויד קאופמן: מנהל סניף סן פרנסיסקו של האגודה. עומד בראש מערך האסטרטגיה
הגלובלית בפירמת ניקסון פיבודי.

מייקל מילר: מנהל מידע ראשי בחברת “האחים זיף השקעות”.

אירמה שארישון: מנהלת תוכניות באגודה.

מארק וקסמן לנץ – מנכ”ל חברי אגודת הטכניון בארצות הברית סיכם את הביקור:

“חברי המשלחת הם תומכים נלהבים של מדינת ישראל. היה רצון עז להגיע לביקור הזדהות וסולידריות, לתרום ולהירתם. אני מכיר היטב את ישראל ומרבה לבקר בה. הפעם מה שהרשים אותי במיוחד היה החוסן והרוח של האנשים. ההתגייסות והנכונות להקריב חוצה את שכבות ומעמדות האוכלוסייה. נמשיך לבקר לתמוך ולסייע ליקראל ולטכניון ככל שנוכל”.

חוקרים בטכניון פיתחו טכנולוגיה למיפוי הקורלציה בין מקום גאוגרפי לרגשות שהוא מעורר

מהו הקשר בין מיקומנו הגאוגרפי לרגשות המתעוררים בנו? אילו מקומות נוטים לשמח אנשים ואילו מקומות גורמים להם כעס או עצב? מחקר משותף של חוקרים בפקולטה להנדסה אזרחית בטכניון ובמעבדות המחקר של AT&T מאפשר כעת לגלות את הקורלציה בין מיקום ומצב רגשי.

המחקר נערך כחלק מלימודי הדוקטורט של תלמיד המחקר בן גלון בהנחייתם של פרופ’ ירון קנזה ופרופ’ ירח דויטשר. השלושה פיתחו  שיטה ליצירת מפת רגשות עבור מרחב עירוני, בהתבסס על ניתוח הודעות במדיה החברתית כגון ציוצים ב-Twitter.

מפת הרגשות המיוצרת בטכנולוגיה שפיתחו החוקרים מציגה את הרגשות האופייניים המבוטאים במקומות שונים. למפות מסוג זה מגוון שימושים אפשריים – לדוגמה, הן עשויות לסייע לתייר לבחור במקום הצפוי לעורר בו שמחה או רגשות רומנטיים ולהימנע ממקומות המשרים כעס ואיבה. מתכנני ערים יוכלו כעת לזהות אזורים שבהם התכנון מעורר רגשות שליליים ולשנותם כך שיעוררו רגשות אחרים. חוקרים במדעי החברה יוכלו ללמוד על קשרים בין התנהגות של קהילות לבין סביבתן ולזהות למשל אזורים המעצימים רגשות אמנותיים או זעם העשוי להוביל לאקטיביזם פוליטי.

עד כה התבססו מפות רגשיות על ניטור של מתנדבים אנושיים באמצעות אמצעי חישה העוקבים אחר דופק, לחץ דם וכדומה. שיטה זו מגבילה מאוד את כמות המידע שאפשר לאסוף. כעת, הודות לגישה החדשה, אפשר לייצר מפות המבוססות על מידע עצום.

במסגרת המחקר שייכו החוקרים רגש למקום באמצעות ניתוח תחבירי של הודעות המכילות תגי מיקום. האלגוריתם שפיתחו מאפשר לאתר קשרים מובהקים בין רגש למקום ולנפות את הקשרים המקריים.

המחקר התמודד עם שלושה אתגרים עיקריים. ראשית, הודעות במדיה החברתית הן לרוב קצרות, כתובות ברישול ומכילות ביטויים, קיצורים וסלנג ולכן קשה לבצע אפיון רגשי מדויק שלהן. שנית, בכל מקום מבוטא מנעד רחב של רגשות, ולכן חשוב לסנן את הקשרים הדלים והאקראיים ולהשאיר רק את הקורלציות המשמעותיות והמובהקות. שלישית, כדי לקבל תוצאות משמעותיות בזמן קצר דרוש אלגוריתם מהיר המסוגל להתמודד עם כמויות נתונים עצומות.

השיטה המוצעת נבחנה על מאגר של עשרות מיליוני הודעות שנוצרו בעיר ניו יורק. כעס, למשל, זוהה ברמה גבוהה בתחנות תחבורה ציבורית. עצב וכעס – בבתי ספר תיכוניים. חרדה – בקמפוסים אוניברסיטאיים אך גם במוזיאון השעווה של מאדם טוסו. שמחה, המלווה לעתים בהפתעה – במסעדות ובפארקים. כל הרגשות שנבחנו הופיעו בשכיחות גבוהה באזורי תיאטראות ובתי קולנוע. החוקרים הופתעו מממצאים מסוימים, למשל הביטוי הגבוה של עצב באזור חנות הדגל של חברת Apple במנהטן וביטויי דחייה וגועל בשכיחות גבוהה בבית ספר תיכון המתמחה בעיצוב.

לדברי הדוקטורנט בן גלון, המשך המחקר יתמקד בניתוח מעמיק של התוצאות, וזאת כדי להבין את הסיבות לקישורים שאותרו בין רגש למקום, ובהכנסת ממד הזמן למפות הרגש החדשות.

מחקר שנערך בטכניון ובבית החולים לילדים בסינסינטי (אוהיו, ארצות הברית) מצביע על הקשר בין נזק לסיבים המוליכים אותות חשמליים במוח להפרעות קוגניטיביות מסוימות. המחקר שהתפרסם ב-PNAS, רשומות האקדמיה האמריקנית למדעים, מציג הצלחה ראשונית בבלימת הנזק הקוגניטיבי באמצעות עיכוב התהליך הפוגע בהולכת האותות במוח.

את המחקר הובילו פרופ’ איתמר קאהן מהפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון ופרופ’ ננסי רטנר מבית החולים לילדים בסינסינטי (CCHMC) והשתתפו בו הדוקטורנט ג’אד עאסלה, הלומד במסלול MD/PhD בטכניון, וד”ר בן שופטי, בעבר דוקטורנט בקבוצת המחקר של פרופ’ קאהן וכיום נוירוכירורג במרכז הרפואי תל אביב.

המחקר הנוכחי התמקד בהפרעה ההתפתחותית הגנטית NF1 (נוירופיברומטוזיס מסוג 1). מחלה זו, הנובעת מפגיעה בגן Nf1, עלולה להוביל להיווצרות גידולים במערכת העצבים, לתסמיני אוטיזם, להפרעות קשב וריכוז קשות ולעיכוב בהתפתחות כישורים מוטוריים. הפגיעה מתרחשת בעיקרה בחומר הלבן במוח – אזור העשוי מסיבים המקשרים בין תאי עצב. סיבים אלו עטופים בחומר מבודד הנקרא מיאלין החיוני להולכת אותות תקינה. סיבי החומר הלבן מקשרים בין אזורים שונים במוח, ותפקודו תלוי בפעילותם התקינה.

החוקרים התמקדו באוליגודנטרוציטים – התאים המייצרים את המיאלין – ובדקו את הקשר בין פגמים בארגון המיאלין להפרעות נוירולוגיות. הם הראו כי תקלות בייצור המיאלין מובילות לפגיעה בסיבים המחברים אזורי מוח שונים וכך גורמות לפגיעה ביכולת תנועה עדינה ובתפקודים נוספים. בניסויים שנערכו בעכברים מהונדסים גנטית מיפו החוקרים את הקשר בין הפגיעה המוחית האנטומית (שנחקרה באמצעות סריקות מבניות ב-MRI) לבין הקישוריות התפקודית (שנבדקה באמצעות MRI תפקודי, fMRI). בעזרת שיטות הדמייה ייחודיות אלה, מהמתקדמות בעולם, הדגימו החוקרים מקור מבני ותפקודי לפגיעה התנהגותית הנגרמת כתוצאה מהמחלה.

פרופ’ רטנר הדגימה במחקרים קודמים כי באמצעות תרופות קיימות, הבולמות את ייצור החנקן החמצני (nitric oxide) ברקמת המוח, אפשר למנוע נזקים בחומר הלבן וכך “להציל” את הקישוריות התפקודית. בהמשך לכך מגלה המחקר הנוכחי כי טיפול דומה אכן יעיל בצמצום הנזקים שגורמת מחלת NF1 למיאלין. יתר על כן, נראה שבדיקות מבניות ותפקודיות באמצעות MRI יאפשרו להעריך את יעילותו של הטיפול במטופלים ספציפיים.

לסיכום, המחקר מדגיש את חלקו של חומר לבן פגום בהפרעות מוחיות ומציע טיפול נקודתי, מותאם אישית, להפרעות הקשורות ביצירת מיאלין. כעת משתתפים פרופ’ קאהן ופרופ’ רטנר במחקר קליני שבו הם בודקים את בטיחותו של הטיפול שהודגם במחקר הנוכחי ואת יעילותו בשיפור היכולות הקוגניטיביות בילדים הסובלים ממחלת NF1. לדבריהם, המחקר מדגיש את חשיבותם של מודלים מותאמים-אישית בהבנה של תפקודי מוח.

המחקר נערך בסיוע רשות המחקר בטכניון ובתמיכת הקרן הלאומית למדע (ISF), קרן אדליס ומכוני הבריאות האמריקאים (NIH).

למאמר בכתב העת  PNAS לחצו כאן

מחקר המשלב ידע ביולוגי וכלים חדשים ממדעי המחשב הוביל לגילויים הנוגעים לייצור חלבונים בריבוזום – ״מפעל החלבונים״ של התא. את המחקר הובילו פרופ’ אלכס ברונשטיין, ד”ר איילי מרכס והדוקטורנט אביב רוזנברג מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב והוא התפרסם ב-Nature Communications.

בתאי הגוף החי קיימים מיליוני ריבוזומים, שהם מנגנונים ביולוגיים המייצרים חלבונים – מולקולות המשמשות בתפקידים מרכזיים כמעט בכל מנגנון ביולוגי. בתהליך הקרוי תרגום, הריבוזום ״קורא״ את ה״הוראות״ ליצירת חלבונים המגיעות מהגנים ומרכיב את החלבונים על ידי בניית שרשרת של אבני בניין הנקראות חומצות אמיניות. תוך ידי היווצרותו בריבוזום מתחיל החלבון להתקפל למבנה תלת-ממדי ייחודי המקנה לו את תכונותיו הביולוגיות ומאפשר את תפקודו. פגמים בתהליך התרגום או הקיפול עלולים להוביל להפרעות פיזיולוגיות קלות וחמורות כאחת.

שחקנים מרכזיים בתהליך התרגום הם הקודונים – רצפים של שלוש אותיות בסדרה הגנטית, המגדירים אילו חומצות אמיניות יחבר הריבוזום בכל מקום בשרשרת.  קודון UUU, לדוגמה, מורה לריבוזום לחבר את החומצה האמינית פנילאלנין, ואילו קודון UAC מורה לו לחבר טירוזין. כך מקודד רצף הקודונים את סוג החלבון שייבנה, שכן לכל חלבון רצף ייחודי של חומצות אמיניות. מילון ההמרה מקודונים לחומצות אמיניות, המכונה גם ״הקוד הגנטי״, משותף לכל היצורים החיים על פני כדור הארץ ולכן נחשב למנגנון קדמון מאוד מבחינה אבולוציונית.

אם כל זה אינו מסובך מספיק, חשוב לציין שבקוד הגנטי ישנם 61 קודונים המקודדים רק 20 חומצות אמיניות. במילים אחרות, כמעט לכל חומצה אמינית קיימים כמה קודונים שונים אשר מקודדים עבורה.

כאן נכנס לתמונה המחקר הנוכחי. כבר בשנות ה-60 וה-70 התקבעה הסברה – על בסיס ניסויים רבים – כי החלבון אינו  “זוכר” מאיזה קודון נוצרו החומצות האמיניות שלו. איך בדקו את זה? שיטחו חלבונים מוגמרים, תלת-ממדיים, התבוננו כיצד הם חוזרים לצורתם התלת-ממדית המקורית, ולא מצאו הבדלים בין החלבון המקורי לחלבון המקופל שנית. משמעות הדבר, כך סברו, שרק רצף החומצות האמיניות ולא רצף הקודונים הספציפיים אחראי למבנה החלבון.

קבוצת המחקר מהטכניון גילתה שסברה זו אינה נכונה לגמרי. החומצות האמיניות והחלבון, מתברר, עשויים “לזכור” את הקודון שקודד את היווצרותם. החוקרים ניתחו אלפי מבנים תלת-ממדיים של חלבונים באמצעים כלים ייעודיים שפיתחו, המשלבים שיטות מתקדמות ממדעי המחשב, למידת מכונה וסטטיסטיקה. כך הם השוו באופן מדויק את פילוגי הזוויות הנוצרות במבנים אלה תחת קידודים גנטיים שונים. הממצאים מראים שעבור קודונים מסוימים קיימת תלות סטטיסטית מובהקת בין זהות הקודון למבנה המקומי של החלבון, כלומר במיקום התואם בדיוק למיקום הקודון ברצף הגנטי.

החוקרים מדגישים כי התוצאות עדיין אינן יכולות להצביע על קשר סיבתי, כלומר עדיין לא ניתן להסיק למשל אם השינוי בקידוד גנטי גורם לשינוי במבנה החלבון המקומי, או שמבנה החלבון המקומי משפיע על הקידוד הגנטי – לדוגמה דרך תהליכים אבולוציוניים. שאלה זו עומדת בבסיסו של מחקר המשך שעליו עובדת הקבוצה בימים אלה. לדברי ד”ר מרכס, ביולוגית בהכשרתה ובהשכלתה, “אם נגלה במחקרי המשך כי הקודון אכן משפיע סיבתית על אופן קיפול החלבון, עשויה להיות לכך השפעה עצומה הן על הבנת פעילות הריבוזום והן על שימושים עתידיים כגון הנדסה של חלבונים חדשים.”

ד״ר מרכס מדגישה שהגילוי המוצג במאמר לא היה מתאפשר בלי החיבור ליכולות המחשוב והאנליזה של פרופ’ ברונשטיין. “העבודה הזאת מבוססת על מחקר רב תחומי אמיתי, כי הביולוגיה לבדה אינה יכולה להתמודד עם כמויות מידע גדולות כל כך בלי סיוע ממדעי הנתונים, ואנשי מדעי המחשב אינם יכולים לערוך מחקר כזה לבדם כיוון שאין להם את המומחיות הנדרשת בנושא הביולוגיה של הריבוזום. לכן זו דוגמה מצוינת ליתרון העצום שבמחקר בין-תחומי המחבר יכולות מתחומים שונים לכדי שלם הגדול מסכום חלקיו.”

פרופ’ אלכס ברונשטיין השלים את כל תאריו האקדמיים בטכניון – תואר ראשון ושני בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי ותואר דוקטור בפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב, שם הוא מכהן כחבר סגל. כבר במהלך התואר הראשון שלו, שאותו עשה במסגרת תוכנית הטכניון למצוינים, בנה מערכת זיהוי פנים שידעה להבדיל בינו לתאומו הזהה מיכאל. מחקר זה התפתח לימים לדוקטורט בהנחייתו של פרופ׳ רון קימל ולחברת הסטארטאפ אינוויז’ן שנרכשה על ידי אינטל ב- 2012.

ד”ר איילי מרכס השלימה תואר ראשון במדעים באוסטרליה מולדתה, המשיכה לתואר שני ושלישי בטכניון בהנחיית פרופ’ נעם אדיר ולפוסט-דוקטורט בביולוגיה. כיום, אחרי כמה שנים של עבודה ברשות המחקר במוסד הטכניון, היא עובדת כחוקרת במעבדתו של פרופ’ אלכס ברונשטיין.

אביב רוזנברג השלים בטכניון תואר ראשון בפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים ע”ש ויטרבי ותואר שני בפקולטה להנדסה ביו-רפואית וכיום הוא דוקטורנט במעבדתו של פרופ’ ברונשטיין. מחקריו עוסקים בבעיות יישומיות של למידת מכונה ברפואה ובביולוגיה ובהן מידול וניתוח של השתנות קצב הלב, זיהוי פתולוגיות באותות אק״ג, שיטות סטטיסטיות ושיערוך אי ודאות ואמינות של מערכות לומדות ביישומים רפואיים.

למאמר המדעי ב- Nature Communications לחצו כאן

בשבוע שעבר, מילאו את אולם רות שבפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון עשרות הורים, סטודנטים וחברים שהגיעו במיוחד לטקס הסיום של 20 בוגרי המחזור השביעי של התכנית האמריקאית ללימודי רפואה בטכניון.

TeAMS היא תכנית ייחודית של הטכניון המאחדת סטודנטים אמריקאיים (ארה”ב וקנדה) ומכשירה אותם בתחומי הרפואה. התוכנית נמשכת ארבע שנים, המאופיינות בלימודים תובעניים, יחס אישי ולימודים בקבוצה קטנה. לתוכנית מיקוד כפול: מחקר ולימודים קליניים.

נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא ציין בנאומו בטקס את יתרונותיה של התכנית ואת הגשר שהיא מהווה לעולם ולארה”ב.

פרופ’ אנדרו לוי ראש התכנית האמריקאית ציין בנאומו כי בוגרי התכנית השנה הצטיינו במיוחד וכי רובם כבר התקבלו לסטאז’ בארה”ב ושובצו בבתי החולים המובילים בארה”ב :

Jacobi MC

University of Pittsburgh MC

Mayo Clinic

Johns Hopkins/Brigham and Women-Mass General Hospital

ובכך מייצגים את הפקולטה לרפואה של הטכניון ואת מדינת ישראל בתחומי הרפואה הנחשבים בעולם.

האתר נועד לקדם שילוב נשים בהנדסה, טכנולוגיה ומדעים ולעודד נשים צעירות ללמוד תחומים אלה. הוא יכלול סרטונים, פורומים, מאמרים ומידע רב על כל שלבי הקריירה של נשים בתחומי המדע וההנדסה. ישולבו בו ראיונות מצולמים עם נשים מהנדסות ומומחיות בתחומי הטכנולוגיה השונים, הנמצאות בשלבים שונים במסלול הקריירה שלהן ועם בוגרות הטכניון שהשתלבו בתעשייה בתפקידי מפתח.

כן יהיה פורום נשים שיענה בזמן אמת על שאלות של הגולשות. הפורום יופעל במתכונת “ימי מרתון” במהלך השבוע שבו יחול יום האשה הבינלאומי ולאחר מכן ישמש כבסיס מידע לגולשות. בין המרואיינות – ד”ר יואל מארק, סמנכ”ל פיתוח ביאהו ישראל, מוניקה אייזינגר, מייסדת, נשיאה ומנכ”לית של חברת Mind CTI, ד”ר איילת פישמן מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון, רות אלון ממיייסדי “נטויז’ן” ועוד.

בתמונה: אתר “נשים בהנדסה, בטכנולוגיה ובמדעים”. צילום – דוברות הטכניון

ארגון בוגרי הטכניון פתח במבצע “מחשב נייד לכל סטודנט”. המבצע הוא פרי יוזמתם של נשיא הטכניון, פרופסור פרץ לביא ויו”ר ארגון הבוגרים, אייל קפלן.

“בעזרת בוגרינו, אנו מקווים שלא יהיה בטכניון סטודנט שבשל בעיות כלכליות לא יהיה לו מחשב נייד”, אמר פרופסור לביא. “היום המחשב הנייד הוא העט והמחברת של פעם. בתרומתם של בוגרי הטכניון הם יסייעו לסטודנטים הנזקקים ללמוד בתנאים שיביאו להצלחתם”.

בימים אלה מקבלים עשרות אלפי בוגרי הטכניון לביתם, בתוך עיתון “הטכניון”, שובר תרומה מיוחד.

“אנו מקווים לעזור לסטודנטיות ולסטודנטים הצעירים של הטכניון”, אמר יו”ר ארגון בוגרי הטכניון, אייל קפלן. “כאשר אנו למדנו בטכניון עוד לא היו מחשבים ניידים. היום אנחנו לא מבינים איך הסתדרנו בלעדיהם. אני קורא לחברותי ולחברי מארגון הבוגרים – לסייע לדור הבא של מהנדסים ומדענים”.

פרס הארווי היוקרתי הוענק אתמול בטכניון לפרופסור דיוויד באולקומב מאוניברסיטת קיימברידג’, אנגליה, ולפרופסור שיוג’י נקאמורה מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה, ארה”ב. עד כה זכו 13 חתני פרס הארווי בפרס נובל ובכללם שתי זוכות פרס נובל האחרונות – אליזבט בלברן (רפואה) ועדה יונת ממכון ויצמן (כימיה).

פרופסור באולקומב קיבל את הפרס “בהוקרה על תרומתו המכרעת בגילוי התפקיד המרכזי של מולקולות רנ”א קצרות בויסות של ביטוי גנים. במחקריו בצמחים גילה פרופסור באולקומב כי טרנסגנים ווירוסים מושתקים ברמת הרנ”א על ידי מולקולות רנ”א קצרות. עבודה חלוצית זאת הביאה לגילוי חשיבותן של מולקולות רנ”א קצרות באורגניזמים רבים, לרבות בני אדם, והובילה לזיהוי של בסיס משותף לפעילותן.

לעבודתו של פרופסור באולקומב הייתה השפעה עצומה על המחקר הבסיסי במדעי החיים, וכן על החקלאות והביוטכנולוגיה, שבה משמשות מולקולות רנ”א קצרות ככלים לפיתוח גידולים-חקלאיים עמידים לוירוסים, לאיבחון ולטיפול במחלות קשות כמו סרטן, זיהום נגיפי, ומחלות ניוון עצביות”.

פרופסור נקאמורה קיבל את הפרס “בהוקרה על תרומתו המכרעת לפיתוח מקורות אור המבוססים על מוליכים למחצה מסוג III-V והכוללים חנקן. פרופסור נאקאמורה פרץ דרך במחקרים שהובילו ללייזר מוליך למחצה הפולט אור כחול אשר מאפשר הגדלה משמעותית של מערכות אכסון אופטי. מחקריו על דיודות פולטות אור כחול (BLUE LED) הובילו לפתוח דיודות פולטות אור לבן (WHITE LIGHT LED) שמוליכות למהפכה בשיטות הארה. הדיודות שפולטות אור לבן מחליפות שיטות הארה מקובלות מכיוון שהן יעילות בהרבה ממנורות ליבון ומבטיחות חסכון עצום בצריכת אנרגיה”.

נשיא הטכניון, פרופסור פרץ לביא, אמר בטקס החגיגי כי “המדע ממציא את עצמו מחדש מידי יום, ולשני הזוכים יש חלק במהפכה הזו”.

פרופסור באולקומב הודה נרגשות על קבלת הפרס ואמר לקול צחוקו של הקהל: “אני מקווה שזכייתי בפרס החשוב הזה תהווה השראה למדענים צעירים, אשר יגידו לעצמם: אם פרופסור באולקומב יכול, גם אנחנו יכולים”.

פרופסור נקאמורה אמר כי הוא מקווה שפיתוחיו יסייעו בחיסכון ניכר בחשמל ובצמצום ההתחממות הגלובאלית. הוא הוסיף בחיוך: “כשתומס אדיסון גילה את החשמל, המצאתו לא יצרה כל תביעה משפטית. הגילוי שלי כבר גרר חמש תביעות משפטיות”.

פרס הארווי ניתן לראשונה בשנת 1972, מהקרן שהוקמה על ידי ליאו מ. הארווי ז”ל מלוס אנג’לס, על מנת להכיר בתרומות גדולות לקידום האנושות בתחומי המדע והטכנולוגיה, בריאות האדם וקידום השלום במזה”ת. מפירותיה מוענקים כל שנה פרסים בשווי 75,000$ לכל זוכה.

בין זוכי פרס הארווי היוקרתי מדענים מארה”ב, בריטניה, רוסיה, שוודיה, צרפת, וישראל, ביניהם זוכה פרס נובל מיכאיל גורבצ’וב, מנהיג בריה”מ לשעבר, לו הוענק הפרס בגין פעילותו לצמצום מתחים אזוריים; פרופסור ברט סאקמן שזכה בפרס נובל ברפואה, פרופסור פייר ג’יל דן-ג’ן, אשר זכה בפרס נובל בפיסיקה, פרופסור’ אדוארד טלר עבור תגליותיו בפיסיקת מצב מוצק, אטומית וגרעינית ופרופסור ויליאם ג’. קופף על המצאת הכלייה המלאכותית.

הצעות למועמדויות לפרס הארווי מתקבלות ממדענים מובילים ואישים בישראל ובעולם. חתני הפרס נבחרים על יד וועדת פרס הארווי בתהליך קפדני, בטכניון.

בתמונה: הזוכים (משמאל) מקבלים את פרס הארווי. צילום – שלמה שוהם, דוברות הטכניון