מחקרים

מובילי המחקר הם פרופ' קרן אברהם ושחר טייבר, דוקטורנט במסלול המשולב לרפואה ומחקר (MD-PhD), מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית של האדם וביוכימיה, בבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ומבית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. כמו כן, השתתפו במחקר פרופ׳ דוד שפרינצק מבית הספר לנוירוביולוגיה, ביוכימיה וביופיזיקה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז של אוניברסיטת תל אביב, ופרופ׳ ג׳פרי הולט מבית החולים לילדים בבוסטון ומבית הספר לרפואה של אוניברסיטת הרווארד. המחקר פורסם בכתב העת EMBO Molecular Medicine.

פריצת דרך מחשבתית

"במחקר זה התמקדנו בחירשות גנטית הנובעת ממוטציה בגן SYNE4 – חירשות נדירה שהתגלתה לפני כמה שנים במעבדתנו בקרב שתי משפחות בישראל, ומאז אובחנה גם בטורקיה ובאנגליה." מסבירה פרופ' אברהם. "ילדים שיורשים את הגן הפגום משני הוריהם נולדים עם שמיעה תקינה, אך שמיעתם הולכת ומידרדרת במהלך הילדות. הסיבה לכך היא שהמוטציה גורמת לשינוי במיקום הגרעין ולמוות של תאי השערה בשבלול שבאוזן הפנימית, האחראיים לקליטת גלי הקול".

"עבדנו עם טכנולוגיה חדשנית מתחום הטיפולים הגנטיים: ייצרנו נגיף מלאכותי, שאינו גורם למחלה, והחדרנו לתוכו חומר גנטי – גרסה תקינה של הגן שפגוע במשפחות ובעכברים," מספר שחר טייבר. "הזרקנו את הנגיף לתוך האוזן הפנימית של העכברים, כך שתאי השערה נדבקו בנגיף וקלטו את החומר הגנטי שהחדרנו לו. "הדבקה" זו למעשה מתקנת את התא הפגום ומאפשרת לתאי השערה להמשיך לתפקד בצורה תקינה".

הטיפול ניתן בסמוך ללידה, לאחר מכן החוקרים בחנו את שמיעתם של העכברים באמצעות מבחנים פיזיולוגיים והתנהגותיים. העכברים המטופלים פיתחו שמיעה תקינה, כמעט זהה לזו של עכברים רגילים ללא מוטציה. לאור הצלחת המחקר, מפתחים כעת החוקרים טיפולים דומים למוטציות נוספות שגורמות לחירשות.

פרופ׳ בני נגריס, מנהל המחלקה לרפואת אף־אוזן־גרון במרכז הרפואי מאיר וראש החוג לרפואת אף־אוזן־גרון בפקולטה לרפואה באוניברסיטת תל אביב, אשר לא היה מעורב בפרויקט, הגיב למחקר: ״בניגוד לטיפולים המקובלים לשיפור השמיעה היום, כדוגמת מכשירי שמיעה ושתל השבלול, אשר ניתנים לאחר שהנזק כבר התהווה ומשיגים שיפור חלקי בלבד, פרופ׳ אברהם מציגה שיטה חדשנית ויעילה לטיפול בליקויי שמיעה עוד בטרם נגרם הנזק. הגישה הטיפולית שהוצגה במחקר היא פריצת דרך מחשבתית, ׳שובר שוויון׳ בטיפול בחירשות״.

המחקר נתמך בעיקר ע״י הקרן הדו-לאומית למדע ישראל-ארה״ב (BSF), המכונים הלאומיים לבריאות (NIH), מועצת המחקר האירופאית (ERC), והתכנית למחקר ברפואה ממוקדת אישית של הקרן הלאומית למדע.

במסגרת המחקר, ביקשו החוקרים לחקור תהליכי מתילציה באפיגנטיקה בין-תאית (שבה השינוי נשמר בזמן חלוקה של תא האם לתאי הבת) בצמח הטחב - מהצמחים הקדומים ביותר באבולוציה, שקיים עד היום. המחקר נערך בהובלת פרופ' ניר אוהד, ראש מרכז מן לביטחון מזון מבית הספר למדעי הצמח ואבטחת מזון בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז, ד"ר אסף צמח, ד"ר קתרין דומב וד"ר אביבה כץ. המאמר פורסם בכתב העת המדעי PNAS.

"המנגנון שגילינו הוא יעיל מאוד, אך שונה מהותית מרוב המנגנונים האפיגנטיים השומרים על תפקוד הגנום ביצורים מפותחים יותר, מצמחים פורחים ועד האדם", מסביר פרופ' אוהד. "אנחנו סבורים שהוא עשוי לשמש ככלי חדשני לשליטה בביטוי גנים במחקר, ברפואה ובתעשייה הביוטכנולוגית".

חלון הצצה אל האבולוציה

באמצעות הנדסה גנטית יצרו החוקרים צמחי טחב בעלי שתי מוטציות שונות: בחלקם התרחשה מתילציה רק על רצפי CG בגנום - סוג המתילציה הנפוץ ביותר באורגניזמים מפותחים, כולל האדם ואחד משלושה בצמחים, ובחלקם היא התרחשה רק על רצפים אחרים, שאינם CG (non-CG).

להפתעתם גילו החוקרים שבניגוד לאורגניזמים מפותחים, בטחב קיים שוויון כמותי בין שני סוגי המתילציה, ויותר מכך: המתילציה על רצפים שאינם CG יעילה ופעילה יותר, ומשפיעה יותר על ביטוי הגנים. הם מצאו כי טחב ללא מתילציה מסוג זה נפגע בצורה קשה ביותר, והתפתחותו אינה תקינה.  

"מדובר במנגנון ראשוני מאוד, שנותן לנו חלון הצצה אל האבולוציה של בקרה אפיגנטית בצמחים, כבר בשלביה המוקדמים ביותר", אומר פרופ' אוהד. "במחקרים הבאים נוכל להשוות את המנגנון הקדום למתילציה שהתפתחה בהמשך הדרך, לדוגמה בגנום של צמחים פורחים, שהופיעו לפני 100 מיליון שנה, כלומר 300 מיליון שנה אחרי הטחב".

"התגלית שלנו מחוללת מהפך בתפיסה המקובלת", מחזק את דבריו ד"ר צמח ומסכם "היא מוכיחה את חשיבותו ואת יעילותו של מנגנון המתילציה ברצפים שאינם CG, אשר בבני אדם קיים בעיקר בעוברים ובמוח. יותר מכך, היא נותנת בידינו ארגז כלים חדש ואפקטיבי לשליטה על בקרת הגנים בכל אורגניזם – צמחים, בעלי חיים ובני אדם. כלים חדשניים אלה עשויים לשמש בעתיד לפיתוחים ביוטכנולוגיים בתעשייה, בחקלאות וברפואה".

פרופ' ניר אוהד

מחקר חדש בחן את עמדות האזרחים הערבים בישראל בסוגיות שעל סדר היום הציבורי. ממצאי המחקר, שנערך בהובלת ד"ר אריק רודניצקי, מנהל הפרויקטים של תוכנית קונרד אדנאואר לשיתוף פעולה יהודי-ערבי, במרכז משה דיין ללימודי המזרח התיכון ואפריקה, מציג תמונה חדשה של סדר העדיפויות של ערביי ישראל. נושאים חברתיים כמו מיגור הפשע והאלימות וטיפול בעוני ובאבטלה עולים בחשיבותם על הסכמים מדיניים עם הפלשתינאים.

רוחות של שינוי

"הנתונים העולים מהמחקר מחדדים את השינוי שעוברת החברה הערבית בישראל, שרואה בראש ובראשונה חשיבות מכרעת בטיפול בנושאים חברתיים-פנימיים, כמו פשיעה, אלימות, שיפור המצב הכלכלי, הסדרת התכנון והבנייה בישובים ערביים ועוד, על חשבון סוגיות מדיניות כמו הסדר מדיני עם הפלסטינים", אומר ד"ר רודניצקי.

עוד עולה מנתוני הסקר:

• רק 2.7% מהערבים ישראל סבורים שהסדר מדיני עם הפלסטינים היא הסוגיה הדחופה ביותר לציבור הערבי בישראל. בנוסף, רק 6.5% מהם סבורים שהנושא החשוב ביותר לטיפול הוא צמצום התחלואה בקורונה.
• רוב של כ-65% מהערבים בישראל תומך בהקמתה של מפלגה ערבית-יהודית לקראת הבחירות הבאות לכנסת. הנימוקים העיקריים לכך הם אמונה עקרונית במאבק פוליטי משותף לערבים ויהודים במדינה (30.1%), והתקווה כי מפלגה כזו תסייע לאזרחים הערבים לחזק את השפעתם בזירה הפוליטית (20.3%).
• בניגוד לעמדה הרשמית של הרשימה המשותפת, רוב הציבור הערבי (61.8%) תומך בהסכמי הנורמליזציה עם איחוד האמירויות הערביות, בחריין וסודאן. השיקולים העיקריים לתמיכה בהסכמים הם כלכליים (26.0%), ובצידם התקווה שישראל לא תהיה עוד נטע זר באזור (11.7%), ושהציבור היהודי יפגין הבנה רבה יותר לתרבות ולציביליזציה הערביות (7.4%).
• משבר הקורונה: רוב הנסקרים (61.6%) העידו כי חלה הרעה במצבם הכלכלי. שליש מהם אף טענו כי נקלעו למצוקה כלכלית חריפה.
• זכויות הקהילה הגאה (להט"ב): 1 מכל 3 נשאלים (33%) הביע תמיכה בהכרה בזכויותיהם של חברי הקהילה הגאה.

"בהקשר זה ראוי לציין את התמיכה של כשליש מהציבור הערבי בהכרה בזכויות הקהילה הגאה בחברה הערבית. מדובר בעדות נוספת לפתיחות שעוברת על החברה, ששמה דגש על זכויות הפרט. בנוסף, ניכר שהציבור הערבי רוצה לחזק את השותפות הפוליטית עם הרוב היהודי, דבר אשר מסביר את התמיכה הגבוהה יחסית ברעיון הקמתה של מפלגה ערבית-יהודית חדשה לקראת הבחירות", מסכם ד"ר רודניצקי.

מהפכה בתחום החיטוי? חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הוכיחו שניתן לקטול את נגיף הקורונה ביעילות, במהירות ובעלות נמוכה – באמצעות דיודות פולטות אור (LED) בתחום העל-סגול (UV). מדובר במחקר ראשון מסוגו בעולם שנערך על חיטוי נגיף ממשפחת הקורונה באמצעות הקרנת UV-LED. "כל העולם מחפש עכשיו פתרונות חיטוי יעילים נגד נגיף הקורונה", אומרת פרופ' הדס ממן, ראשת התוכנית להנדסת סביבה של הפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן וחוקרת במרכז הננו-מדע והננוטכנולוגיה באוניברסיטת תל אביב.

"הבעיה היא שכדי לחטא אוטובוס, רכבת, אולם ספורט או מטוס באמצעות ריסוס כימי, צריך כוח אדם פיזי, וכדי שהריסוס יהיה יעיל צריך לתת לחומר הכימי זמן לפעול את פועלו על המשטח. אנחנו יודעים, למשל, שלצוותים הרפואיים אין זמן לחטא ידנית למשל את המקלדות של המחשבים בבתי חולים ומשטחים אחרים – והתוצאה היא הדבקה והשבתה. לעומת זאת, את מערכות החיטוי המבוססות על נורות לד אפשר להתקין למשל במערכת האוורור ובמזגן, ושהיא תחטא את האוויר הנשאב אליה שנפלט לחלל החדר לאחר חיטוי".

את המחקר הובילה פרופ' ממן, והוא נערך בשיתוף עם פרופ' יורם גרשמן ממכללת אורנים, ד"ר מיכל מנדלבוים מנהלת המרכז הלאומי לשפעת ונגיפי נשימה מתל השומר, ונחמיה פרידמן מתל השומר. המאמר פורסם בכתב העת Journal of Photochemistry and Photobiology: Biology.

במסגרת המחקר, החוקרים החליטו לבדוק מהו אורך הגל האופטימלי לקטילת נגיף הקורונה, ומצאו כי לאורך של 285 ננומטר יעילות קטילה דומה לזו של 265 ננומטר, כאשר נדרשת פחות מחצי דקה כדי לקטול יותר מ 99.9% מנגיפי הקורונה. התוצאה הזאת משמעותית, כי עלות נורות הלדים סביב 285 ננומטר נמוכה בהרבה מנורות לד סביב 265 ננומטר, והן גם זמינות יותר בשוק. הפיתוח המדעי יאפשר בהמשך לתעשייה לעשות את ההתאמות הנדרשות ולהתקין את הנורות במערכות רובוטיות או במערכות מיזוג אוויר, במערכות שאיבת אבק ובמערכות מים, וכך לחטא ביעילות משטחים וחללים גדולים. פרופ' ממן מעריכה שהטכנולוגיה תהיה זמינה לשימוש בקרוב.

פיתרון פשוט וזול

"גילינו שדי פשוט לקטול את נגיף הקורונה באמצעות נורות לד שמקרינות אור על-סגול", מסבירה פרופ' ממן. "אבל לא פחות חשוב מזה – קטלנו את הנגיפים באמצעות נורות לד זולות וזמינות יותר, שצורכות מעט אנרגיה ואינן מכילות כספית כמו נורות רגילות. למחקר שלנו יש השלכות מסחריות וחברתיות, עם יכולת לשלב נורות לד כאלו בכל מערכות חיינו, בבטיחות ובמהירות. כמובן, כמו תמיד בנושא הזה של קרינה על-סגולה, חשוב להבהיר לאנשים שמסוכן לנסות ולחטא כך משטחים בבית. צריך לדעת איך לתכנן את המערכות הללו ואיך לעבוד איתן ולא להיחשף לאור באופן ישיר". 

יובהר כי הקרנה על-סגולה היא שיטה נפוצה לקטילת חיידקים ונגיפים, ורובנו מכירים נורות חיטוי כאלו ממטהרי המים, דוגמת תמי4. קרינת ה-UV פוגעת בעיקר בחומצות הגרעין. בשנה שעברה רשם צוות החוקרים בהובלת פרופ' ממן ופרופ' גרשמן פטנט על שילוב תדרי UV שונים, שמביא לפגיעה דו-מערכתית במטען הגנטי ובחלבונים של החיידקים והנגיפים – ולא מאפשר להם להתאושש. "בעתיד אנחנו נרצה לבחון את השילוב הייחודי שלנו של מגנוני נזק משולבים על גבי משטחים שונים, אוויר ומים."

"המונח 'חשיפה ארוכה' מתייחס תמיד למהירות העצם המצולם", מסביר הדוקטורנט שי אלמלם מבית הספר להנדסת חשמל בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, שפיתח את שיטת העיבוד המשולבת, בהנחיית פרופ' עמנואל מרום ז"ל וד"ר רג'א ג'יריס. "כשמצלמים מכונית מרוץ, גם חשיפה של עשירית שנייה עלולה להיות ארוכה מדי, ואם המצולם הוא אדם הולך – חשיפה ארוכה תיחשב לכזו של שנייה או יותר. בגישה המקובלת כיום, מתכננים עדשה שתייצר את התמונה הטובה ביותר, כלומר הדומה ביותר למה שרואה העין האנושית, ואחר כך מנסים לפתור את העיוותים בעיבוד דיגיטלי. אבל כמו שיודע כל בעל טלפון סלולרי שמצוייד במצלמה – היא לא תמיד יעילה, ולכן עדיין קשה מאוד לצלם עצמים זזים".

על ידי תכנון משולב של הרכיבים האופטיים ושל האלגוריתמים שמעבדים את התמונות, אלמלם ועמיתיו שתלו בתמונה הגולמית רמזים לנתוני התנועה, שהאלגוריתם יודע לקרוא ולתקן. הרמזים נשתלו באמצעות שני רכיבים אופטיים, שמשולבים בעדשה רגילה: לוחית פאזה שקופה שפותחה על ידי החוקרים, ועדשת מיקוד (פוקוס) אלקטרונית מסחרית. הלוחית מכילה מבנה אופטי-מיקרומטרי, שנועד ליצור תלות בין הצבע למיקוד, ואילו עדשת המיקוד מתוזמנת כך שתבצע שינוי מיקוד הדרגתי תוך כדי הצילום. כתוצאה מכך, עצמים נעים נצבעים בצבעים שונים בזמן התנועה. קידוד הצבעים מאפשר לאלגוריתם לפענח את כיוון ומהירות התנועה של העצם, מה שמאפשר לו לתקן את המריחה ולשחזר את חדות התמונה. תוצאות המחקר החדשני התפרסמו בכתב העת היוקרתי Optica.

הסוף למריחות

"בכל שבריר שנייה של חשיפה, המצלמה שלנו מצלמת בצורה קצת שונה, כך שמריחה של עצם זז לא תהיה אחידה, אלא תשתנה עם התנועה", מסביר אלמלם. "כדי להבין לאן וכמה מהר זז העצם בתמונה, אנחנו משתמשים בצבע. כך לדוגמא, כדור לבן שאזרוק פתאום לתוך הפריים ייצבע בצבעים שונים לאורך התנועה שלו, בדומה להעברת אור דרך מנסרה, ולפי הצבעים האלה האלגוריתם שלנו ידע מאיפה הכדור נזרק ובאיזו מהירות, וכך יוכל לתקן את המריחה. אם במצלמה רגילה היינו רואים שובל לבן, שהיה מעוות את החדות של התמונה כולה, במצלמה שלנו התוצאה הסופית תהיה כדור לבן ברור ומפוקס".

לדברי אלמלם, המערכת האופטית שפיתחו יכולה לשפר כל מצלמה בעלות מינימלית. "הפוטנציאל רחב מאוד: משימוש בסיסי כמו במצלמות של טלפונים, ועד לשימושים מחקריים, רפואיים ותעשייתיים, ואפילו לבקרים של קווי ייצור, מיקרוסקופים וטלסקופים. כולם סובלים מאותה בעיה של מריחות, ואנחנו מציעים פתרון מערכתי לבעיה הזאת". הפיתוח כבר נרשם כפטנט, ומספר חברות כבר הביעו עניין ברכישתו באמצעות חברת רמות למסחור הטכנולוגיה של אוניברסיטת תל אביב.

פרופ' מרום נפטר במהלך המחקר, והמאמר שפורסם הוקדש לזכרו. פרופ' מרום ז"ל היה ממקימי הפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב, שימש כדקאן הפקולטה בשנים 1983-1980, וכסגן נשיא האוניברסיטה בשנים 1997-1992. לאחר שפרש לגמלאות המשיך פרופ' מרום לעסוק במחקר פעיל ולהנחות סטודנטים לתארים מתקדמים, ממש עד יומו האחרון.