מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
אמנויות
מוח
הנדסה וטכנולוגיה
חברה
מדעים מדויקים
ניהול ומשפט
סביבה
רוח
רפואה ומדעי החיים

לובי מחקרים

בחר את סוג הלובי: 
מחקרים
פרופ' אודי קימרון

מחקר

07.06.2021
המלחמה נגד החיידקים העמידים לאנטיביוטיקה עולה מדרגה

נחשף מנגנון שבאמצעותו נגיפים "טובים" מחסלים חיידקים "רעים" ועוצרים את התרבותם

  • רפואה ומדעי החיים

עמידות של חיידקים לאנטיביוטיקה היא אחת הבעיות המאתגרות שאיתה מתמודדים המדענים בימינו. מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב חושף לראשונה מנגנון, שבאמצעותו נגיפים "טובים" מצליחים לתקוף באופן סלקטיבי את המערכות של החיידקים "הרעים", מחסלים אותם ומפסיקים את התרבותם. החוקרים הראו שהנגיף "הטוב" (בקטריופאג׳), מצליח לפגוע במנגנון שכפול הדנ"א החיידקי מבלי לפגוע במנגנון השכפול של עצמו. לטענת החוקרים, התגלית חושפת נדבך מרתק נוסף ביחסי הגומלין בין נגיפים וחיידקים, ועשויה לשמש להבנת מנגנוני התחמקות מנגיפים וגם לשימוש בנגיפים נגד חיידקים.

 

להערים על החיידק מבלי להיפגע

המחקר שהתפרסם לאחרונה בכתב עת היוקרתי של האקדמיה הלאומית למדעים של ארה"ב PNAS, נערך בהובלת פרופ' אודי קימרון, ד"ר דור סלומון, ד"ר טרידיב מהאטה, ד"ר עידו יוסף, ד"ר מורן גורן ד"ר מירי מנור-כהן, ד"ר ביסוונאט ג'אנה, ושחר מולשנסקי-מור מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר. כמו כן, במחקר השתתפו פרופ' טל פופקו, ראש בית הספר למחקר ביו-רפואי ולחקר הסרטן ע"ש שמוניס ומהמרכז החדש למדעי המידע, וד"ר אורן אברם מהפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' וייז.

 

במסגרת המחקר, חשפו החוקרים לראשונה את המנגנון של השתלטות הבקטריופאג' על החיידק. על פי החוקרים, חלבון של הנגיף מנצל חלבון לתיקון הדנ"א של החיידק, וכך ב"עורמה" חותך את הדנ"א של החיידק במהלך תיקונו. מכיוון שהדנ"א של הבקטריופאג' לא נזקק לחלבון התיקון הזה, הוא עצמו מוגן מפני החיתוך. הבקטריופאג' "הטוב" מצליח באמצעי זה גם להבדיל בין הדנ"א של עצמו לזה של החיידק, גם להרוס את החומר התורשתי של החיידק וגם לעצור את הגדילה והחלוקה שלו.

 

כלים חדשים לטיפול בחיידקים מחוללי מחלות

החוקרים גילו את התהליך על ידי חיפוש ואיתור סוגים של חיידקים אשר אינם נפגעים ממנגנון הפעולה הנגיפי הזה, כלומר שהחיידק אותו הם תוקפים פיתח "חסינות" או "עמידות" נגד המנגנון הנגיפי. "הבקטריופאג' מנצל את העובדה שהדנ"א החיידקי זקוק לתיקון מסוים, בעוד שהוא עצמו אינו זקוק לתיקון כזה. בכך הוא מחסל את החיידק ללא פגיעה בעצמו", מסביר פרופ' קימרון ומוסיף "האבחנה בין עצמי לזר חשובה מאין כמוה בטבע וביישומים ביולוגים שונים. כך לדוגמה, כל מנגנוני האנטיביוטיקה מבחינים ומנטרלים חיידקים בלבד, תוך פגיעה מינימלית בתאי האדם. גם מערכת החיסון שלנו מכוונת לפגיעה מירבית בגורמים חיצוניים תוך פגיעה עצמית מינימלית".

 

"גילינו שהווריאנטים החיידקיים הללו פשוט הפסיקו לתקן את הדנ"א שלהם בצורה הרגישה לפגיעה, וכך חמקו ממנגנון ההרס. הממצאים שופכים אור נוסף על הדרכים בהם נגיפים חיידקיים תוקפים חיידקים, ועשויים לשמש כלי נוסף במלחמה האינסופית נגד חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה", מסכם פרופ' קימרון. לדבריו, זיהוי מנגנוני ההשתלטות שלהם על חיידקים עשויים לייצר כלים חדשים לטיפול בחיידקים מחוללי מחלות.

מחקר

06.06.2021
מחקר חדש מציע עדכון לתאוריית ההכחדה של בעלי החיים

יכולת השרידות של בעלי החיים תלויה במספר הצאצאים ולא בגודל החיה

  • רפואה ומדעי החיים

ההכחדה המואצת של המגוון הביולוגי ברחבי העולם נחשבת כיום לאחד האתגרים הבוערים ביותר העומדים בפני האנושות. לדברי פרופ' שי מאירי מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס. וויז, הבנת הגורמים המניעים את תהליך ההכחדה נמצאת בראש סולם העדיפויות עבור מדענים בעידן שינויי האקלים והרס מואץ של בתי גידול.

 

תאוריית ההכחדה שהייתה שלטת עד כה בעולם המדע גרסה כי בעלי חיים גדולים מצויים בסכנת הכחדה גבוהה יותר – גישה הנתמכת על ידי מספרם הרב של בעלי חיים גדולים ומוכרים שאכן נתונים בסכנת הכחדה, כמו קרנפים ולווייתנים. נתון יוצא דופן שלא הוסבר על ידי תאוריה זו הוא העובדה שמעל ל-40% ממיני הדו-חיים, כמו צפרדעים, קרפדות, סלמנדרות וטריטונים, שהם בע"ח קטנים יחסית, נמצאים בסכנת הכחדה על אף גודלם – רמת סיכון גדולה יותר מכל בעל חיים בעל חוליות אחר.

 

מחקר בינלאומי חדש בהשתתפות חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מציע עדכון לתיאוריה המקובלת על הכחדת בעליי החיים: החוקרים סבורים כי יש להעביר את הדגש מגודל החיה לכושר הרבייה שלה. החוקרים מצאו פערים ואי-ההתאמות בין יונקים לדו-חיים, בכל הנוגע ליחס בין גודל לבין סכנת הכחדה. יונקים גדולים ממליטים מספר קטן יותר של צאצאים בכל המלטה, ולכן סכנת ההכחדה גוברת. בדו-חיים, לעומת זאת, נקבות גדולות יותר מטילות יותר ביצים, ולכן סכנת ההכחדה דווקא יורדת ככל שהאם גדולה יותר.

 

בקביעתם, החוקרים הסתמכו על ניתוח נתונים ממאגרי מידע על סכנת ההכחדה וכושר הרבייה של מיני דו-חיים שונים (כגון צפרדעים וסלמנדרות). במחקר השתתפו חוקרים ממספר אוניברסיטאות ברחבי העולם: פרופ' שי מאירי מאוניברסיטת תל אביב, ולצדו חוקרים מאוניברסיטת קווינ'ס בבלפסט, אוניברסיטת טרנט בנוטינגהם, אוניברסיטת אקסטר ואוניברסיטת לינקולן. המאמר פורסם בכתב העת Global Ecology and Biogeography.

 

בעוד שבבעלי חיים אחרים מספר הצאצאים מצטמצם עם גודל הגוף של בעל החיים, זהו לא המצב בדו-חיים. החוקרים מצאו כי הנקבות של מיני הדו-חיים הקטנים יותר, לדוגמה צפרדעי הגשם (Eleutherodactylus) מייצרות פחות צאצאים בכל הטלה, לעומת מינים גדולים יותר, דוגמת צפרדעי מים אמריקניות (Lithobates), שמטילות עד 80,000 ביצים בכל הטלה. כך, פגיעה בדור צאצאים אחד של מיני הדו-חיים הקטנים על ידי הרס סביבת המחיה מצמצמת את האוכלוסייה שלהם בצורה דרסטית ומעלה את סכנת ההכחדה שהם נתונים לה.

 

דגש חדש על מספר הצאצאים

"שמירה על הטבע מתחילה ממדע בסיסי, כמו המחקר הזה שנותן לנו עוד כלים להבנת תהליכי ההכחדה." אומר פרופ' שי מאירי. "ככל שנבין יותר את התהליכים האלו, נוכל למקד את מאמצי השימור ולהאיר כיוונים חדשים שלא נוסו עד כה. שימת דגש על מספר הצאצאים ולאו דווקא על גודלו של בעל החיים, תסייע לנו לבחון אילו מינים ו/או אזורים זקוקים להגנה. בכך עשוי המחקר להוות בסיס לפעילות אפקטיבית יותר של האדם במאבקו נגד אובדן המגוון הביולוגי".

 

ד"ר דניאל פינצ'יירה-דונוסו, מרצה לביולוגיה אבולוציונית ומקרו-אקולוגיה בבית הספר למדעי הביולוגיה באוניברסיטת קווינ'ס מוסיף: "מספר גדול יותר של צאצאים להטלה פירושו רבגוניות גדולה יותר בין הצאצאים. במידה מסוימת זה דומה להגרלת לוטו – ככל שתרכשו יותר כרטיסים, כך גדלים הסיכויים שתזכו. במקרה זה, מספר גדול יותר ומגוון רחב יותר של צאצאים מגדילים את הסיכויים שלפחות חלקם ישרדו את לחצי השינויים הסביבתיים, כמו שינויי האקלים ההולכים וגוברים".

מחקר

02.06.2021
כשעטלף לוקח יום מחלה

עטלפי פירות מקפידים על ריחוק חברתי כשהם חולים

  • מוח
  • רפואה ומדעי החיים

מה אנחנו עושים כשאנחנו מרגישים לא טוב? בדרך כלל, כל מה שמתחשק זה להזדחל למיטה, להתכסות עד מעל הראש ולישון עד שהחום יירד והכאבים יחלפו מבלי שיציקו לנו. מה עושה במצב הזה עטלף, שנחשב ליונק חברתי מאוד וחי בלהקות שיכולות למנות מאות ואפילו אלפי פרטים? חוקרות מאוניברסיטת תל אביב הראו כי עטלפים חולים, ממש כמונו, מעדיפים לקחת צעד אחורה ולהתרחק מהקבוצה, ככל הנראה לצורך התאוששות ואולי גם כדי לא לסכן את חבריהם בהדבקה, ולהיכנס לבידוד מרצון.

 

לוקחים צעד אחורה

לצד היתרונות הרבים של חיים בלהקה, כמו הגנה קבוצתית מפני טורפים, קרבה פיזית שמרגיעה במצב עקה, שמירה על חום גוף והעברת מידע על גילוי מקורות מזון חדשים, קיימים גם סיכונים, בהם העברת טפילים ומחלות בין הפרטים שמרכיבים אותה. נכון להיום, מספר המחקרים והמאמרים שעונים על השאלה כיצד מתמודדים בעלי החיים החברתיים עם הסיכון - מצומצם. ד"ר קלסי מורנו וד"ר מאיה ויינברג, בתר דוקטורנטית ודוקטורנטית במעבדתו של פרופ' יוסי יובל, ראש בית הספר סגול למדעי המוח, וחוקר מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, בשיתוף עם ד"ר לי הרתאן, עקבו אחר הדינמיקה הקבוצתית של מושבת העטלפים בגן הזואולוגי שבאוניברסיטת תל אביב, ומצאו התנהגות שלא נצפתה עד כה בקרב בעלי חיים חברתיים - ריחוק חברתי מתוך בחירה. המחקר החדש פורסם לאחרונה בכתב העת Annals of the New York academy of Science.

 

"הרעיון החל מתצפית סטנדרטית בבעלי החיים שאנחנו חוקרות", מסבירה ד"ר ויינברג. "שם עלתה השאלה האם העטלפים מוציאים את עצמם מהקבוצה".

 

"השערה המרכזית שלנו היא שהתנהגות בזמן מחלה מסייעת במניעת העברתה לפרטים אחרים", אומרת ד"ר הרתאן ומרחיבה "מדובר למעשה בסדרת שינויים התנהגותיים שהפרט מפתח ככל שהמחלה מתקדמת, שכוללים חרדה, דיכאון, איבוד תיאבון, ישנוניות, הפסקת ניקוי וטיפוח הגוף, צמצום התנועה למינימום ואיבוד עניין בסביבה. כל אלו משמשים כמנגנון, שהוא  הכרחי וחשוב לריפוי העצמי וגם למניעת הדבקה כשמדובר בקבוצות גדולות, ממש כמו אצל בני אדם. עם זאת, ההתנהגות הזו עלולה לעלות לפרט המתבודד בחייו".

 

"מה שמעניין הוא שעד כה, הבידוד חברתי אצל חולייתנים (כל בעלי החיים בעלי החוליות), הוגדר כך שפרטים בריאים הם אלה שנמנעים ממגע ומאינטראקציה עם פרטים חולים. אצל מינים רבים, נצפתה התנהגות של פרטים בריאים שממש יודעים להבחין באלו החולים ולהתרחק מהם. ואנחנו הוכחנו שאצל עטלפי הפירות החולים הם אלו ש'עושים צעד אחורה' ומתרחקים בעצמם מהקבוצה שלהם, וזו הייתה הפתעה גדולה, מפני שהרצון בא מהפרט ולא מהקבוצה", מסבירה ד"ר ויינברג.

 

ד"ר ויינברג וידיד

 

שומרים על ריחוק חברתי

החוקרות עקבו אחר תגובות התנהגותיות ופיזיולוגיות של שתי קבוצות עטלפי פירות מצריים: קבוצה אחת נבדקה במתחם סגור והקבוצה השנייה פעלה בסביבה הטבעית שלה, במושבה פתוחה בגן הזואולוגי, המאפשרת כניסה ויציאה חופשית של פרטים. כמו כן, כדי לבדוק את ההתנהגות של העטלפים החולים, החוקרים הזריקו למספר עטלפים בכל קבוצה חלבון המדמה בקטריה, במטרה לעורר את המערכת החיסונית מבלי לסכן את העטלפים בהדבקה בקטריאלית עצמה.

 

בבדיקות דם שהחוקרים ביצעו לעטלפים "החולים" התגלו סימפטומים של מחלה, כגון עלייה בחום גוף, תשישות וירידה במשקל, ובאמצעות מגוון שיטות, בהן מכשירי GPS מובנים, חיישני תאוצה למעקב אחר תנועה, וידאו אינפרא אדום להקלטת התנהגות חברתית ועוד, בחנו את התגובות ההתנהגותיות של העטלפים "החולים".

 

התברר כי העטלפים "שנדבקו במחלה" בחרו להתבודד ולהתנתק מהקבוצה. בקבוצה הראשונה  הם עזבו את הקבוצה עצמונית, התבודדו ושמרו על מרחק מחבריהם ללהקה. בקבוצה השנייה הם נשארו במערה ולא יצאו עם ערב לשחר מזון במשך שני לילות ברציפות, ובכך צמצמו את העברת מחלתם למושבות שכנות.

 

חיסון עדר? לא תודה

"הבחירה המודעת של העטלפים להתרחק מהכלל היא התנהגות מאוד לא נורמלית בשבילם, שכן מדובר בבעל חיים מאוד חברתי שחי במערות בצפיפות גדולה", אומרת ד"ר ויינברג ומוסיפה כי "ההתנהגות שלהם מזכירה מאוד את ההתנהגות שלנו, בני האדם, כאשר אנחנו מתאוששים ממחלה. מסתבר שכמו שאנחנו מעדיפים כשאנחנו חולים לשכב בבית בשקט מתחת לשמיכה כך גם העטלפים, שמעדיפים להיות לבד ולחפש שקט כדי שיוכלו להתאושש".

 

ממצאי המחקר מעלים לא מעט שאלות וכיווני מחקר חדשים. "למשל, לא ברור לנו עדיין אם העטלפים לוקחים צעד אחורה מתוך התחשבות בקבוצה, כלומר האם מדובר בהתנהגות אלטרואיסטית, או שזו פשוט הדרך שלהם להתמסר לתהליך החלמה באורח חיים של להקה", אומרת ד"ר הרתאן.

 

פרופ' יובל מוסיף כי ממצאי המחקר מרמזים שהסיכוי להעברה של פתוגנים מעטלפים לאדם נמוכים מאוד, בגלל ההתנהגות של עטלפים חולים שנוטים להתבודד ולא לצאת מהמערה. "ראינו כי בזמן מצב של מחלה העטלפים בוחרים לבדל את עצמם מהסביבה ולא לצאת כלל מהמושבה. זה אומר שכדי להיתקל בעטלף חולה האדם צריך ממש לפלוש לסביבתם הטבעית של העטלפים או לחסל את שטחי המחייה שלהם. כלומר, אם נשמור עליהם, הם גם ישמרו עלינו".

 

מאות ואלפי פרטים. להקת עטלפים טיפוסית.

מחקר

31.05.2021
האם קבוצה קטנה של תאי חיסון תעזור לרפא מחלות אוטואימוניות?

זוהתה קבוצה תאים מיוחדת במערכת החיסון המשותפת לחולי מלריה, איידס וזאבת

  • רפואה ומדעי החיים

כאשר הגוף שלנו מותקף על ידי וירוס, חיידק או טפיל, הוא מגיב באמצעות הפעלת מערכת החיסון ויצירת זיכרון חיסוני כנגד הפולש, במטרה ליצור תגובה יעילה יותר בפעם הבאה שנפגוש את הפולש. חלק מרכזי ממערכת החיסון הוא תאי B, שמייצרים נוגדנים ומהווים למעשה חלק מהזיכרון החיסוני שלנו. כך, למשל, עובד החיסון נגד נגיף הקורונה: מאמנים את תאי ה-B להכיר את צורת הנגיף, וכשנידבק בנגיף האמיתי - תאי ה-B יזהו את הקורונה וידעו לייצר את הנוגדנים המתאימים. אבל יש פתוגנים שהמערכת החיסונית לא מתמודדת איתם בצורה מיטבית, כך שהחולים נשארים חשופים להדבקה מחדש ונוצר זיהום כרוני, כמו מלריה לדוגמא.

 

חוקרים מהמעבדה למערכות חיסוניות ((Systems Immunology, של של ד"ר אסף מדי בחוג לפתולוגיה בבית  הספר לרפואה ע"ש סאקלר, בשיתוף עם המעבדות של פרופ' סוזן פירס ופרופ׳ סוזן מויירס מהמכון הלאומי לבריאות (NIH) בארה"ב, ערכו ריצוף גנטי ברמת התא הבודד (Single-cell RNA sequencing) מדגימות של חולי מלריה ואיידס, ומצאו בגופם תת-קבוצה של תאי B, שנמצאת גם בחולים במחלות אוטו-אימוניות כמו זאבת, אבל לא קיימת בגופם של אנשים בריאים. התגלית המפתיעה, שפותחת פתח חדש להתמודדות עם המחלות השונות הללו, התפרסמה לאחרונה בכתב העת החשוב Science Advances.

 

קבוצת תאים לא טיפוסית בכלל

"המלריה היא דוגמה טובה למחלה שהמערכת החיסונית לא מתמודדת איתה היטב", מסביר ד"ר אסף מדי. "מדי כמה חודשים, באפריקה שמדרום לסהרה נעקצים מיליוני תושבים על ידי יתושים ונדבקים במלריה, מחלימים ומיד נדבקים שוב. דוגמה נוספת היא איידס. גם כאן הגוף לא מתמודד עם הווירוס, והמערכת החיסונית נמצאת בהתנגשות מתמדת עם הנגיף. ולבסוף יש מחלות אוטואימוניות כמו הזאבת, שבהן הגוף תוקף את עצמו, ולכן גם הן בדרך כלל כרוניות. שאלנו את עצמנו מה ההשפעה של אותם מצבים כרוניים על הגוף ועל מערכת החיסון לאורך זמן".

 

כדי לענות על השאלה הזאת, ד"ר פרסידה הולה מה-NIH, יחד עם הסטודנטיות אלה גולדשמידט ונוגה רוגל מאוניברסיטת תל אביב, השתמשו בשיטה החדישה של ריצוף הרנ"א מתא בודד של חולי מלריה, של אנשים חיוביים ל-HIV ושל אנשים בריאים.

 

"תאי ה-B מהווים למעשה חלק מהזיכרון החיסוני שלנו", אומר ד"ר מדי ומרחיב "בתוך אוכלוסיית תאי ה-B יש תת-אוכלוסייה בשם a-typical B-cells, או תאי B לא-טיפוסיים. אנחנו לא הראשונים שזיהינו את הקבוצה הזאת, אבל עד היום לא היה ברור האם באמת הם תת קבוצה נפרדת, למה משמשים התאים הללו וכיצד הם נוצרים. במחקר שערכנו מצאנו כי אצל חולי מלריה, איידס וזאבת, בין 15% ל-25% מתאי ה-B הופכים לתאי B לא-טיפוסיים, בזמן שאצל אדם בריא כמעט שאין תאי B כאלה. בעצם, זיהינו את הפרופיל הגנטי של אותם תאים, את הפקטור הסביבתי שגורם ליצירתם ולהפתעתנו מצאנו גם דמיון גדול בתגובה החיסונית בין שלוש מחלות שונות מאוד זו מזו".

 

ללמוד להכיר את הקבוצה החדשה

לדברי ד"ר מדי, המחקר החדש פותח שורה של שאלות חדשות. "בחולי מלריה, אנחנו מניחים שהתמיינות התאים לתאי B לא-טיפוסיים נועדה למנוע מצב של תגובת-יתר אוטואימונית לזיהום הכרוני, כלומר לוודא שהגוף אינו תוקף את עצמו מרוב תאי B. השאלה אם העלאת סף הגירוי של המערכת החיסונית עוזרת להתמודד עם המלריה, או דווקא פוגמת במאמצים לייצר חיסוניות למחלה שקוטלת מדי שנה חצי מיליון בני אדם, שרובם ילדים. הופתענו לגלות את הדמיון בין תגובת הגוף למלריה לתגובת הגוף למחלה אוטואימונית כמו הזאבת או נגיף האיידס. כעת אנחנו מקווים שהקהילה המדעית תשתמש בממצאים שלנו כדי לאפיין את תפקיד תאי ה-B הלא-טיפוסיים בכל אחת מהמחלות הללו, במטרה לייצר טיפול שיביא לפעילות טובה יותר של מערכת החיסון".

מחקר

31.05.2021
דרושות: תרופות חדשות לגמילה מעישון

מחקר חדש מראה שההשפעה של התרופות לגמילה מעישון על שיעורי עישון באוכלוסייה היא מזערית

  • רפואה ומדעי החיים

מחקר חדש של אוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת הרווארד קובע כי דרוש בדחיפות דור חדש של תרופות וטכנולוגיות לגמילה מעישון. החוקרים העריכו את השפעתן של תרופות הקו הראשון להפסקת עישון ומצאו כי הן תורמות תרומה מזערית בלבד להפחתת שיעור המעשנים בכלל האוכלוסייה. על פי ההערכות, רק 0.3% מהאוכלוסייה בארה"ב נגמלה מעישון בעקבות ניסיון להיגמל באמצעות בתרופות אלו.

 

המחקר נערך בהובלת פרופ' לאה רוזן מהחוג לקידום הבריאות בבית הספר לבריאות הציבור בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, בשיתוף עם ד"ר ווהן ריס, מנהל המרכז לבקרת הטבק בעולם בבית הספר צ'אן לבריאות הציבור באוניברסיטת הרווארד, ד"ר טל גלילי וד"ר ג'ף קוט. המאמר פורסם בכתב העת Preventive Medicine במאי 2021.

 

במסגרת המחקר החוקרים ביקשו להעריך את השפעתן של התרופות לגמילה 'בעולם האמיתי', ובנו לשם כך סדרת תרחישים וחישובים הנסמכים על נתונים מניסויים קליניים כמו גם מחקרים תצפיתיים שעקבו אחר כלל האוכלוסייה. החוקרים התבססו על מטא-אנליזה של הניסויים הקליניים על מנת להעריך את שיעורי הפסקת העישון, בשנה הראשונה, בקרב אלו שניסו להיגמל בסיוע תרופות. החוקרים הסתמכו, בין היתר, על נתונים אשר משמשים את הגורמים הרגולטוריים לצורך קבלת החלטות על איזה תרופה תקבל אישור להפצה ושיווק. 

 

כדי לאמוד את ההפחתה האפשרית של שיעורי העישון באוכלוסייה בזכות התרופות, החוקרים התייחסו לשיעור המעשנים באוכלוסייה, אחוז המעשנים שנעזרים בתרופות על מנת להיגמל מעישון, ואחוז המעשנים שנעזרים בתמיכה התנהגותית בנוסף לתרופות.

 

הממצאים מאכזבים מאוד: מתברר שיש יש הפחתה מזערית בלבד בשיעור המעשנים באוכלוסייה כתוצאה משימוש בתרופות. מרבית המשתמשים בתרופות המובילות לגמילה מעישון - תחליפי ניקוטין, צ׳מפקס וזייבן – אינם מצליחים להישאר גמולים לזמן רב:  שמונה מכל עשרה אנשים מעשנים, שמשתמשים בתרופות לסיוע בגמילה, צפויים לחזור לעשן תוך פחות משנה. גם מי שנותר לא מעשן לאחר שנה, נמצא בסיכון של 30% לחזור לעשן תוך מספר שנים.

 

בארה"ב, עם שיעור מעשנים של 14%, ההפחתה בעישון בכלל האוכלוסייה כתוצאה משימוש בתרופות מוערכת בכ-0.3% בלבד. ביוון, עם שיעור מעשנים של כ-34%, ההפחתה המשוערת בזכות הסיוע התרופתי היא פחות מ-3%.

 

צורך דחוף בפיתוח דור חדש של תרופות

לאור ממצאים אלה ממליצים החוקרים על קידום של מחקר משמעותי ודחוף ביותר לצורך שדרוג תרופות ושיטות הגמילה המוצעות לציבור המעשנים כיום. לדבריה של פרופ' רוזן, במהלך המאה הנוכחית צפויים כמיליארד בני אדם בעולם למות כתוצאה מעישון. בארה"ב לבדה קובעות הערכות זהירות כי כ-480,000 בני אדם מתים מעישון מדי שנה. ידוע שחצי מהמעשנים הקבועים מתים ממחלות שנגרמות על ידי עישון, ושמעשן מאבד בממוצע בין 10-15 שנות חיים. בישראל מתים בכל שנה כשמונת אלפים איש כתוצאה מעישון, וכ-600,000 מהמעשנים החיים היום בישראל צפויים למות בטרם עת כתוצאה מעישון. לאור הנתונים והתחזיות הקודרות ברורה החשיבות העצומה של התערבויות יעילות שיסייעו למעשנים להיגמל ולא לחזור לעשן עד סוף ימיהם. כמו גם הצורך לקדם מדיניות ציבורית שתמנע מאוכלוסיות חדשות להיכנס להתמכרות הקשה והקטלנית של הסיגריות.

 

פרופ' רוזן מסכמת: "על פי הממצאים שלנו, התרופות המומלצות כיום לגמילה מעישון כמעט שאינן מפחיתות את שיעור המעשנים בכלל האוכלוסייה. לכן יש צורך דחוף בפיתוח דור חדש של תרופות, וכן תמיכות התנהגותיות מבוססות-טכנולוגיה, לצד מדיניות שתנגיש את האמצעים הללו לכלל המעשנים באוכלוסייה. לבסוף, יש חשיבות עליונה למנוע מדור חדש של צעירים להתמכר לצריכת סיגריות.״

מחקר

30.05.2021
כשהזמן עף

מחקר חדש חושף כי העטלפים ממפים את העולם ביחידות זמן ויודעים את מהירות הקול מלידה

 

  • רפואה ומדעי החיים

עטלף יוצא בשעה שבע בערב מהמושבה שלו לכיוון עץ הפיקוס שנמצא במרחק 5 דקות משם. האוויר חם ויש לו תיאבון. נשאלת השאלה: מה המרחק שיעבור העטלף עד שינגוס בפרי העסיסי שעל העץ? לא לדאוג, לא חסר פה נתון כדי לפתור את בעיית הדרך. חוקרים גילו שבניגוד לבני האדם שממפים את העולם ביחידות מרחק, העטלפים ממפים את העולם ביחידות זמן. הם הוכיחו כי למעשה הם נולדים עם היכולת לדעת את מהירות הקול. המשמעות - העטלף 'רואה' חרק במרחק של תשעה מילי שניות ולא מטר וחצי כפי שחשבו עד היום.

 

הקול קורה מהר

כדי להתמצא במרחב עטלפים משתמשים בסונר. הם מפיקים גלי קול אשר פוגעים בעצמים ומוחזרים אליהם. העטלפים יכולים 'לחשב' את מיקומו של העצם שנמצא לפניהם על פי הזמן שעובר בין הרגע שבו גל הקול נוצר לבין הרגע שבו הוא נקלט בחזרה. ה'חישוב' הזה תלוי במהירות הקול, אשר יכול להשתנות בתנאי סביבה שונים כגון הרכב האוויר או הטמפרטורה. כך לדוגמא, יכול להיות הבדל של כמעט 10% בין מהירות הקול בשיא החום בעונת הקיץ, שבה האוויר חם וגלי הקול מתפשטים מהר יותר, לבין עונת החורף. מאז גילוי הסונר בעטלפים לפני 80 שנים, חוקרים בכל העולם מנסים לפתור את החידה: האם העטלפים רוכשים את היכולת למדוד את מהירות הקול במהלך חייהם? או שמא הם נולדים עם תחושת מהירות קול בעלת ערך קבוע?

 

כעת, חוקרים בהובלתם של תלמיד הדוקטורט לשעבר ד"ר ערן עמיחי ופרופ' יוסי יובל, ראש בית הספר סגול למדעי המוח וחבר בית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, הצליחו לענות על השאלה. החוקרים ערכו ניסוי שבו הם יכלו לשלוט במהירות הקול. הם העשירו את הרכב האוויר בהליום  כדי להעלות את מהירות הקול, וגידלו בתנאים אלו גורי עטלפים מלידה ועטלפים בוגרים. התוצאה: גם העטלפים הבוגרים וגם הגורים לא הצליחו 'לחשב' את מהירות הקול החדשה ונחתו תמיד לפני המטרה, מה שמעיד על כך שהם תפשו את המטרה כקרובה יותר, כלומר לא התאימו את  ההתנהגות שלהם למהירות הקול הגבוהה יותר .

 

מודדים לעצמם זמנים

בגלל שהדבר קרה גם בעטלפים בוגרים שלמדו לעוף בתנאי סביבה רגילים וגם בגורים שלמדו לעוף בסביבה עם מהירות קול גבוהה יותר מהרגיל, הסיקו החוקרים כי ערך מהירות הקול בעטלפים הוא ערך מולד, כלומר יש להם תחושת מהירות קול קבועה. "בגלל שהעטלפים צריכים ללמוד לעוף תוך זמן קצר מרגע היוולדם, אנחנו מעריכים שנעשתה פה 'בחירה' אבולוציונית להיוולד עם הידע הזה כדי לחסוך זמן בתקופת ההתפתחות הרגישה", מסביר פרופ' יובל.

 

מסקנה מעניינת נוספת של המחקר היא שהעטלפים בעצם לא מחשבים את המרחק למטרה על פי מהירות הקול. היות והם לא מתאימים את מהירות הקול המקודדת במוחם, נראה שהם גם לא מתרגמים לערכים של מרחק את הזמן שלוקח לגלי הקול לחזור. ולכן, התפישה המרחבית שלהם מבוססת כנראה על מדידות זמן ולא על ערכי מרחק.

 

"מה שהכי מרגש מבחינתי במחקר הזה, הוא זה שהצלחנו לענות על שאלה מאוד בסיסית: גילינו שעטלפים בעצם לא מודדים מרחק, אלא זמן כדי להתמצא במרחב. אני חושב שזה אומר שהתפישה המרחבית שלהם שונה מהותית מזו של בני אדם ושל יצורים ויזואליים אחרים, לפחות כשהם מסתמכים על הסונר. זה מרתק לראות כמה מגוונת האבולוציה באסטרטגיות החישובים המוחיים שהיא מייצרת", מסכם פרופ' יובל.

מחקר

25.05.2021
כותבים מחדש את ספרי הלימוד בביולוגיה

חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הפריכו את מודל קבוצת החלבונים COPII – ופתחו פתח לדור חדש של תרופות למחלות גנטיות

 

  • רפואה ומדעי החיים

"ב-2013 זכה הביולוג האמריקאי רנדי שקמן בפרס נובל לרפואה על גילוי קבוצת חלבונים בשם COPII. מאז התגלית של שקמן, שכמובן קדמה לפרס בשנים רבות, חוקרים רבים אפיינו את הקבוצה – והיום מקובל לחשוב שחלבוני ה-COPII משמשים כמעטפת של בועיות, או וסיקולות, שמעבירות חלבונים בין אברונים בתוך התא," מסביר פרופ' כורת הירשברג מהמחלקה לפתולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר. "הטענה מבוססת עד כדי כך שהיא כבר מופיעה בספרי הלימוד בביולוגיה. הבעיה הייתה בעיקר שכל אותם חוקרים בודדו את החלבונים האלה במבחנה, ובאמת נוצרו בועיות, אבל זה בכלל לא התפקיד של ה-COPII במערכות חיות. הרי לא כל מה שקורה לחלבונים מבודדים במבחנה קורה גם בתא השלם".

 

כעת, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב בהובלת בהובלת פרופ' הירשברג, הפריכו את התיאוריה המדעית המבוססת לגבי קבוצת החלבונים הזאת. באמצעות מערכת המניפולציה הגנטית CRISPER, החוקרים הראו שחלבונים אלו אינם משמשים ליצירת בועיות להעברת חלבונים בין אברונים בתוך התא, אלא דווקא למיון אחרון של החלבונים היוצאים לדרכם. הממצאים המפתיעים, שהתפרסמו בכתב העת היוקרתי Journal of Cell Biology, יכולים לשמש בעתיד לטיפול במגוון רחב של מחלות גנטיות.

 

הקריספר (ראשי תיבות של Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) הוא אזור ב-DNA שמורכב מרצפים חוזרניים קצרים, שמכילים גם קטעי דנ"א של בקטריופאג'ים - נגיפים שתוקפים חיידקים, והוא חלק ממנגנון הגנה מפני נגיפים. כדי לבחון את המודל שלהם לתפקיד החלבונים במערכת ההסעה התוך-תאית, החוקרים השתמשו בשילוב מערכות מתקדמות של מיקרוסקופים מבוססי קרני לייזר להדמיית תאים חיים, יחד עם מערכת המניפולציה הגנטית החדשנית CRISPER.

 

מעקב אחרי התאים בזמן אמת

"לקחנו חלבון פלואורסצנטי שהמקור שלו במדוזות, אשר פולט אור אדום בחשיפה לאור ירוק", אומר פרופ' הירשברג. "באמצעות שיטת CRISPER גרמנו לאיחוי החלבונים הפלואורסצנטיים עם חלבוני ה-COPII בתוך החומר הגנטי של תאי HeLa ממקור אנושי, כך שיכולנו לעקוב אחר התנועה שלהם בזמן אמיתי בתוך התא. והתוצאה הייתה מובהקת: חלבוני ה-COPII לא רק שלא זזו כלל, וגם לא יצרו את הבועיות, אלא ישבו דרך קבע על גבי הממברנה של אברון ענק הידוע בשם הרטיקולום אנדופלזמטי. אברון זה אחראי בין היתר על מערכת בקרת האיכות של ייצור החלבונים של התא. הוא מחליט אילו חלבונים יוסעו בבועיות ולאן יגיעו. אבל אין פירושו של דבר שחלבוני ה-COPII אין תפקיד במערכת ההסעה. להפך: מצאנו כי הם שומרי הסף האחרונים לפני יצירת בועיות ההסעה, כשהם תוחמים מבנים מוגדרים על קרום הרטיקולום האנדופלזמטי בשם ER exit sites. שם, תחת בקרת חלבוני ,COPII מתרכזים החלבונים שאמורים לנוע בבועיות. כך שלחלבוני COPII יש את ה'מילה האחרונה' בשאלה מי מתאים לצאת ומי לא".

 

לדברי פרופ' הירשברג, למודל החדש מאוניברסיטת תל אביב השלכות מעשיות מאוד. "מחלות גנטיות רבות, כמו סיסטיק פיברוזיס למשל, נגרמות ממוטציות בחלבונים, שמערכת בקרת האיכות של התא לא מזהה וחוסמת את תנועתם. אם קומפלקס החלבונים של COPII הוא זה שמחליט אם החלבון מתאים או לא לצאת החוצה מהאברון, לפנינו מטרה לסוג חדש של תרופות. אולי מניפולציה של החלבונים הללו תאפשר לנו לקבוע מי ייצא ומי לא".

 

 

מחקר

05.05.2021
הפטנט החדש שמגן על רקמת העצם

מולקולה שפותחה במטרה לטפל באלצהיימר ואימפוטנציה התגלתה כיעילה במיוחד למניעת דלקות בשתלים אורטופדיים

 

  • רפואה ומדעי החיים

לשתלים דנטליים ואורתופדיים שימוש נפוץ ביותר בעולם. אחת הסיבות העיקריות לכישלון השתל היא תגובה חיסונית כנגד חיידקים בפה והשלת חלקיקי טיטניום ממנו מורכב השתל. אלה ועוד גורמים אחרים מעוררים תגובה דלקתית המובילה להפעלתם של תאים סופגי עצם (אוסטאוקלסטים) והרס העצם (אוסטיאוליזה) סביב השתלים. אחרי שהתהליך מתחיל, כמעט ולא ניתן לשלוט בו, והוא גורם, בסופו של דבר, לאובדן השתל. תהליך דומה קורה סביב שיניים, שם חיידקים הם הגורם העיקרי, וספיגת העצם מופעלת ע"י התגובה החיסונית ותאי הדלקת.

 

משחה שתעכב את הדלקת ואת הרס העצם

חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו מולקולה (SNV) המבוססת על פפטיד מעיים וזואקטיבי (VIP), שהוא למעשה חלבון קצר יציב, העשויה לעכב באופן משמעותי הן את הדלקת והן את הרס העצם. הטכנולוגיה תסייע לאנשים עם שתלים אורתופדיים, למשל אנשים שעברו השתלות ברך, לאנשים עם שתלים דנטליים אשר עברו השתלות שיניים, ולאנשים שסובלים מנסיגת חניכיים (שהיא למעשה נסיגת עצם) ושיניים ניידות בשל מחלת חניכיים.

 

VIP פועל כנוירו-הורמון וכנוירוטרנסמיטר (מוליך עצבים) הקשור לפעולות פיזיולוגיות רבות כגון הרחבת כלי דם, הרחבת דרכי אוויר, חלוקת תאים והגנה עצבית. החוקרים הפכו את החלבון לשומני לצורך יכולת החדרתו דרך העור, כך שיוכל לשמש כתרופה בצורת משחה.

 

המחקר של פרופ' ינקל גבט, פרופ' דוד כוכבי, פרופ' אילנה גוזס, ד"ר דוד דנגור וד"ר מיכל אגר מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, יוצג לראשונה במאמר שיתפרסם בקרוב בכתב העת Frontiers in Pharmacology, והוא כולל גם עבודת הכנה לניסוי קליני וגם תוצאות מעמיקות של חדירות SNV דרך העור. הטיפול יירשם כפטנט חדש.

 

שיתוף פעולה מוצלח בין חוקרים ממחלקות שונות

"לאחרונה נפגשתי עם חברים וקרובים שעברו השתלות ברך והשתלות שיניים, ואני מבינה את הצורך הרב של החולים בתרופות מסוג זה ומקווה שנוכל לעזור," מספרת פרופ' אילנה גוזס. "עבדתי שנים רבות על VIP - ההורמון החלבוני החשוב ששומר על חיוניות תאי מוח מחד וחשוב לפעילות המינית מאידך. היינו הראשונים בעולם שבידדו את הגן של VIP, בעידן שבו שיבוט גנים היה בחיתולים, וגם הראשונים בפיתוח תרופות עתידניות ע"י חיבור VIP החלבוני לשייר שומני ליצירת SNV –  מולקולה שיכולה לחדור דרך העור ולשמש כתרופה במשחה. באותה תקופה ניסינו בעזרת המולקולה לפתור בעיות של אימפוטנציה ואלצהיימר, בשיתוף עם פרופ' מתי פרידקין במכון ויצמן. לאחרונה, נקרה לדרכי כיוון מחקרי אחר לגמרי, שבמסגרתו גילינו כי SNV מגנה ביעילות על עצמות כנגד תהליכים דלקתיים המעוררים ספיגת עצם".

 

במהלך הניסויים הראשונים נבדקה השפעת המולקולה על תאי עצם ותאים ממערכת החיסון. בשלב זה כבר התגלה כי חלקיקי מתכות שמקורם משתלים גורמים לספיגת עצם מואצת. בבדיקת המולקולה במודל חיות, החוקרים נדהמו לגלות כי בנוכחות SNV תהליך ספיגת העצם נבלם בצורה משמעותית. כתוצאה מכך התהליך עשוי לרסן או למנוע ספיגת עצם, וכך לשמור על אחיזת השתלים והשיניים בעצם הסובבת אותם. "תוצאות אלה הושגו, בין היתר, בזכות החיבור בין קלינאים לחוקרים שאיפשר מתן מענה מחקרי לפער קליני" מסבירה ד"ר מיכל אגר מבית הספר לרפואת שיניים ע"ש מוריס וגבריאלה גולדשלגר.

 

פרופ' ינקל גבט מסכם: "הפרויקט הוא דוגמה קלסית של שיתוף פעולה בין מחלקות שונות בפקולטה לרפואה באוניברסיטת תל אביב. מצד אחד, בשיתוף עם פרופ' דוד כוכבי, הקבוצה שלי חוקרת מזה שנים את הקשר בין מערכת החיסון, תגובה דלקתית ותאי עצם. מצד שני, ד"ר מיכל אגר היא רופאת שיניים שהחליטה לחקור את התהליכים האלה במסגרת עבודת הדוקטורט שלה. היא השתתפה בקורס של פרופ' גוזס שכלל את VIP ו-SNV ואחרי שיחה מעמיקה נולד הרעיון לבדוק אם מולקולות אלה יכולות למנוע איבוד עצם סביב שתלים או שיניים. מהר מאוד גילינו את הפוטנציאל האדיר של SNV לאנשים שסובלים מאיבוד עצם סביב שיניים ושתלים, ואנחנו עמלים להביא את ההמצאה הזאת לקליניקה בקרוב".

 

 

מחקר

05.05.2021
בכוח המוח של דגי הזברה

מחקר חדש על מוח של דגי הזברה הוכיח שנוירונים חדשים נוצרים במוח באופן מסודר ומתואם

  • רפואה ומדעי החיים

"במוחם של כל בעלי החוליות, כולל בני אדם, קיימים תאי גזע הממוקמים על קליפת המוח, ותפקידם לייצר נוירונים חדשים (בניגוד לתאי גזע עובריים, שיכולים להתמיין לכל סוגי התאים הקיימים בגוף, תאי גזע אלה יכולים לייצר אך ורק נוירונים או תאי גזע נוספים). אצל האדם תאים אלה פעילים בעיקר בגיל הילדות, במהלך התפתחות המוח. אצל אדם בוגר הם רדומים בדרך כלל, ומתעוררים לפעולה רק לעתים נדירות, בעיקר במקרה של פגיעה במוח - כדי לחדש רקמות נוירונים שנפגעו, ולתקן את הנזק במידת האפשר." מסביר פרופ' דוד שפרינצק מבית הספר לנוירו-ביולוגיה, ביוכימיה וביופיזיקה של הפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וויז.

 

פרופ' שפרינצק מוסיף כי במחלות ניווניות של המוח, כמו פרקינסון ואלצהיימר, התהליך משתבש ונצפית ירידה במספר תאי הגזע במוח ובקצב ההתרבות שלהם. במקרים של סרטן המוח, לעומת זאת, תאים שונים במוח הופכים בחזרה לתאי גזע, ואז עוברים  שפעול-יתר ומתרבים באופן בלתי מבוקר.

 

כעת, צוות מחקר בראשותו, יצר בעזרת דגי זברה הדמיה (סימולציה) מתקדמת של תהליך מפתח במוח: שפעול (אקטיבציה) של תאי גזע האחראים ליצירת נוירונים. ההדמיה העלתה כי התהליך, שנחשב עד היום לאקראי, הוא למעשה מאורגן ומתואם, וכך הוא מבטיח התפתחות תקינה של הנוירונים במוח. לדברי החוקרים, ממצאיהם תורמים נדבך חדש להבנת התפתחות המוח, וכן לחקר פגיעות ומחלות הקשורות לנוירונים, כמו סרטן המוח, מחלות ניווניות כמו אלצהיימר ופרקינסון ונזק מוחי לסוגיו. ההדמיה התבססה על צילומים בטכנולוגיה חדשנית של המוח בדגי זברה.

 

המחקר הובל על ידי פרופ' דוד שפרינצק ותלמיד המחקר אודי בינשטוק מהפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב, ופרופ' לור באלי-קוייף (Laure Bally-Cuif) וצוותה ממכון פסטר של המכון הלאומי למחקר מדעי בצרפת. המאמר פורסם בכתב העת Cell Stem Cell.

 

התעוררות מסודרת

לדברי החוקרים, המחקר הנוכחי ביקש לבחון את המנגנון המעיר את תאי הגזע במוח כדי שיתחילו להתחלק: "עד היום נחשבה ההתעוררות לאקראית, ואנחנו רצינו לבדוק אם יש בה סדר כלשהו, והאם התעוררות של תא גזע אחד משפיעה על האחרים", מציין פרופ' שפרינצק. "לצורך כך ביצענו מחקר בדגי זברה, תחום התמחותה של המעבדה במכון פסטר שבצרפת. דגי הזברה נבחרו מכיוון שתאי הגזע במוחם דומים לאלה של יונקים, אך פעילים הרבה יותר, כך שהנוירונים במוחם מתחדשים ללא הרף".

 

במסגרת המחקר נעשה שימוש בטכנולוגיית צילום מתקדמת המאפשרת לצלם את מוחו של הדג כאשר הוא חי ופעיל. החוקרים ביצעו צילום מדי שלושה ימים במשך שבועות אחדים, וכך נוצר רצף תמונות המראה את תהליך ההתפתחות וההתחדשות במוח.

 

נתונים אלה הועברו למעבדתו של פרופ' שפרינצק באוניברסיטת תל אביב, שניתחה אותם ובנתה הדמיה חישובית של תהליך התעוררות תאי הגזע במוח. לדברי פרופ' שפרינצק, "התגלית העיקרית שלנו היא, שבניגוד למה שסברו המדענים עד היום, התהליך אינו אקראי. הנוירונים החדשים נוצרים באופן מסודר ומתואם." המודל החישובי הראה בבירור שתא גזע העובר שפעול (אקטיבציה) אינו מאפשר לתאים הסמוכים אליו לעבור תהליך דומה במשך כמה ימים. בדרך זו הוא מבטיח שהנוירונים המיוצרים יהיו מסודרים במוח בצורה תקינה. ממצא זה חשוב מאוד להבנת ההתפתחות והמבנה התקין של המוח.

 

"המחקר שלנו מוסיף נדבך חשוב להבנת התפתחות המוח. הוא עשוי לסייע לפיתוח טיפולים עתידיים לפגיעות מוחיות ולמחלות ניווניות של המוח כמו אלצהיימר ופרקינסון, על ידי שפעול תאי הגזע לייצור נוירונים חדשים. כמו כן הוא מקדם את הבנת המנגנון של התפתחות סרטן המוח, כתשתית אפשרית לטיפולים שינטרלו את התהליך הסרטני," מסכם פרופ' שפרינצק.

 

תלמיד המחקר אודי בינשטוק עם פרופ' דוד שפרינצק

תלמיד המחקר אודי בינשטוק עם פרופ' דוד שפרינצק. 

 

אצטלן מהמין Polycarpa mytiligera (צילום: טל זקין)

מחקר

26.04.2021
מאחד יוצאים שלושה

נמצא בעל חיים שמסוגל לחדש את כל איבריו, אפילו אם מחלקים את גופו לשלושה חלקים

  • סביבה
  • רפואה ומדעי החיים

תגלית יוצאת דופן במפרץ אילת: חוקרות מאוניברסיטת תל אביב גילו מין של אצטלן, בעל חיים ימי ונפוץ במפרץ אילת, המסוגל לחדש את כל איבריו, אפילו אם מחלקים אותו לשלושה חלקים. בקרב בעלי החיים חסרי החוליות, נחשב האצטלן לקרוב ביותר אלינו, בני האדם, מבחינה אבולוציונית. המחקר נערך בהובלת פרופ' נועה שנקר, פרופ' דורותה הושון-פופקו וטל גורדון מבית הספר לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט.

 

משלים את החסר

ישנם מאות מינים של אצטלנים, והם נמצאים בכל האוקיאנוסים והימים. כל מי שאי פעם פקח עיניים מתחת למים ראה אצטלנים מבלי לדעת, כיוון שהם לרוב מסווים את עצמם כגבשושיות על פני הסלעים ולכן קשה לזהותם.

 

"האצטלן הוא אורגניזם פשוט בעל שני פתחי גוף: כניסה ויציאה", מספרת טל גורדון, שהמחקר החדש היה חלק מעבודת הדוקטורט שלה. "בתוך הגוף יש איבר מרכזי שדומה למסננת פסטה. האצטלן שואב את המים דרך פתח הכניסה, המסננת מסננת את חלקיקי המזון שנשארים בגוף, והמים הנקיים יוצאים מפתח היציאה. עם זאת, לאצטלן יש גם מערכות מורכבות כמו מערכת עיכול, מערכת עצבים ולב. בקרב בעלי החיים חסרי החוליות, הם נחשבים לקרובים ביותר אלינו מבחינה אבולוציונית".

 

"מדובר בתגלית מסעירה, שכן זהו בעל חיים השייך למערכת המיתרניים - בעלי חיים עם מיתר גב - הכוללת גם אותנו היונקים", מסבירה פרופ' נועה שנקר. "יכולת חידוש איברים נפוצה בעולם החי, וגם בקרב מיתרניים ניתן למצוא בעלי חיים המחדשים איברים כמו השממית, שיודעת לבנות זנב חדש. אבל עד כה לא נתקלנו בכאלה שמחדשים מערכות גוף שלמות. כאן מצאנו בעל חיים מיתרני, שיכול לחדש את כל איבריו אפילו אם מפרידים אותו לשלוש חתיכות, כך שכל חתיכה יודעת בדיוק איך להשלים את כל מערכות הגוף החסרות ובזמן קצר".

 

בעל החיים במחקר החדש הינו אצטלן מהמין Polycarpa mytiligera, הנפוץ מאד בשונית האלמוגים באילת. ממצאי התגלית המפתיעה התפרסמו בכתב העת המוביל Frontiers in Cell and Development Biology.

 

ישנם מאות מינים של אצטלנים בכל האוקיאנוסים והימים. טל גורדון ואצטלנים במפרץ אילת. צילום: טל זקין

 

ממציא את עצמו מחדש

מחלקת האצטלנים מפורסמת ביכולת הרגנרציה שלה, אלא שעד כה היכולות הללו זוהו בעיקר ברבייה אל-מינית. מעולם לא התגלתה קודם לכן יכולת רגנרציה גבוהה כל כך בבעל חיים מיתרני שמתרבה ברבייה מינית בלבד.

 

"ישנם מינים של אצטלנים המבצעים רגנרציה פשוט כדי להתרבות", אומרת גורדון. "אלו הם מינים בעלי אורח חיים מושבתי: פרטים רבים זהים המקושרים ביניהם. הם משכפלים את עצמם כדי לגדול. לעומת זאת, האצטלן מאילת, Polycarpa mytiligera, הוא אורגניזם בעל אורח חיים יחידאי, סוליטרי, ללא יכולת רבייה אל-מינית, בדומה לבני האדם".

 

"במחקרים קודמים הראינו שמין זה מסוגל לחדש את מערכת העיכול שלו ואת אזור פתחי הכניסה והיציאה תוך מספר ימים בודדים, אלא שאז רצינו לראות האם הוא מסוגל לחדש את כל מערכות גופו. לקחנו מספר פרטים מאילת וחילקנו לשני חלקים, שבלי בעיה השלימו את החלק החסר. בניסוי לאחר מכן חילקנו כמה עשרות פרטים לשלושה חלקים, שהותירו חלק גוף ללא מרכז עצבים, לב וחלק ממערכת העיכול. ובניגוד לציפיות, לא זאת בלבד שכל חלק שרד את החיתוך כשלעצמו, כל האיברים התחדשו בשלושת החלקים. במקום אצטלן אחד נוצרו שלושה. זה מפתיע מאוד. מעולם לא התגלתה יכולת רגנרציה כזאת בקרב מינים יחידאים שמתרבים ברבייה מינית, בשום מקום בעולם".

 

פרופ' שנקר מסכמת: "משחר האנושות בני האדם מרותקים ליכולת לחדש איברים פגועים או חסרים. רגנרציה היא יכולת מופלאה שיש לנו במידה מאד מוגבלת, והיינו רוצים להבין איך היא עובדת כדי לנסות וליישם אותה גם בגוף שלנו. כל אחד שמכניס את הראש למים עם מסכה במפרץ אילת יכול למצוא את האצטלן המסקרן הזה, אשר יתכן כי נוכל להסיק ממנו לגבי תהליכים של חידוש רקמות שיכולים לסייע למין האנושי".

מחקר

25.04.2021
ננו-חומר חדשני יאפשר הפקה נקייה של דלק מימן לכלי רכב – הדלק הנקי ביותר בעולם

לראשונה: הידרוג'ל ביולוגי פשוט, זול ורב-שימושי מגן על חומרים רגישים מפני החמצן באוויר

  • הנדסה וטכנולוגיה
  • רפואה ומדעי החיים

"גז מימן המופק באמצעות מקורות אנרגיה מתחדשים כמו השמש, נחשב לדלק הנקי ביותר שקיים: צריכתו מייצרת אך ורק אדי מים נקיים, ללא כל פליטות מזהמות," מסביר פרופ' יעקובי. "כבר היום נוסעים בכבישי ארה"ב ואירופה מכוניות ואופניים חשמליים המתודלקים במימן, עם טווח נסיעה של עד 500 ק"מ למיכל. השנה צפויה גם ישראל להצטרף לקהל המשתמשים, עם הקמת התחנות הראשונות בארץ לתדלוק במימן. עם זאת, כיום מיוצר המימן עצמו בתהליכים שצורכים אנרגיה רבה ופולטים לאוויר כמות גדולה של חומרים מזהמים."

 

"מנגד, אנו מכירים תהליכים ביולוגיים נקיים ויעילים לייצור מימן - על ידי פירוק מים (H2O) בעזרת אנזים הקרוי 'הידרוגנאז'; אך השימוש בהידרוגנאז לצורך זה מוגבל מאוד לעת עתה, מכיוון שהוא מנוטרל מיד בנוכחות החמצן המצוי באוויר. במחקר שלנו חיפשנו דרך פשוטה ליצור עבור האנזים הידרוגנאז סביבה מוגנת נטולת חמצן, שבה יוכל לפעול ביעילות ולאפשר ייצור מימן בתהליך נקי."

 

החוקרים מצאו כי חומר ביולוגי רב-שימושי וקל לייצור – די-פפטיד המורכב מרצף קצר של חומצות אמינו, ומסוגל ליצור הידרוג'ל, המגן על חומרים רגישים מפני מגע עם החמצן באוויר שגורם לנזקים רבים. באופן ספציפי נותן המחקר מענה לאתגר המעסיק חוקרים בכל העולם: הגנה על האנזים הידרוגנאז המאפשר הפקה נקייה של דלק מימן, אך מנוטרל מיד בחשיפה לאוויר, ולכן השימוש בו מוגבל ביותר.

 

המחקר הובל על ידי פרופ' יפתח יעקובי מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ופרופ' ליהי אדלר-אברמוביץ מבית הספר לרפואת שיניים בפקולטה לרפואה ומהמרכז לננו-מדע ולננוטכנולוגיה, ובוצע על ידי תלמידי המחקר ד"ר אורן בן-צבי, יצחק גרינברג וחוקרים נוספים מאוניברסיטת טקסס A&M וממכון מיגל למחקר מדעי בגליל. המאמר התפרסם בכתב העת היוקרתי ACS Nano. המחקר בוצע בתמיכת האקדמיה הלאומית למדע ומשרד האנרגיה.

 

הגנה מפני מגע ישיר עם החמצן

החוקרים בחרו להתמקד בחומר ביולוגי מוכר, פשוט ורב-שימושי – די-פפטיד,  כלומר חומר המורכב משתי חומצות אמינו, ששמו Fluorenylmethyloxycarbonyl-diphenylalanine, אשר ידוע כאבן בניין לננו-סיבים המרכיבים הידרוג'ל – ג'ל מבוסס-מים. במעבדתה של פרופ' ליהי אדלר-אברמוביץ, העוסקת בפיתוח ננו-חומרים, הוכנס האנזים הידרוגנאז לתוך תמיסה המכילה את אבני הבניין של ההידרוג'ל. אבני הבניין הסתדרו מעצמן בתהליך מהיר של הרכבה עצמית ובנו הידרוג'ל, שבו שזור האנזים הידרוגנז. תכונותיו של ההידרוג'ל החדש נבחנו במעבדה ובאמצעות סימולציה ממוחשבת.

 

"כשחושפים תמיסת הידרוגנאז לאוויר, החמצן מנטרל אותו תוך שניות בודדות. התהליך שביצענו במעבדה ארז למעשה את ההידרוגנאז בהידרוג'ל שכלא את מולקולות החמצן בתוכו," מסבירה פרופ׳ אדלר-אברמוביץ. "כך הגן ההידרוג'ל על ההידרוגנאז מפני מגע ישיר עם החמצן, והאנזים לא נוטרל מיד, אלא שרד במים במשך שעות. זו הפעם הראשונה שמתגלה חומר ביולוגי כה פשוט וקל לייצור שמסוגל להגן על חומרים רגישים מפני תהליכי חמצון."

 

"האפשרות להגן על האנזים הידרוגנאז מפני החמצן שבאוויר ובמים פותחת פתח לשימוש נרחב בהידרוגנאז להפקת דלק מימן – דבר שעשוי להגדיל משמעותית את תפוצת כלי הרכב המונעים במימן – הדלק הנקי ביותר בעולם. בנוסף, המנגנון והכלים שהתגלו במחקר עשויים לתמוך ביישומים רבים נוספים, בהם נדרשת הגנה על חומרים רגישים לחמצן, כגון: הגנה על מצננים במכוניות מפני חלודה, שינוע חמצן, אריזות מזון המשמרות טריות ועוד, "מסכם פרופ' יעקובי.

אוניברסיטת תל אביב עושה כל מאמץ לכבד זכויות יוצרים. אם בבעלותך זכויות יוצרים בתכנים שנמצאים פה ו/או השימוש שנעשה בתכנים אלה לדעתך מפר זכויות, נא לפנות בהקדם לכתובת שכאן >>
אוניברסיטת תל-אביב, רחוב חיים לבנון 30, 6997801.
UI/UX Basch_Interactive