מחקרים

מחקר חדש מאוניברסיטת תל-אביב מציע תקווה לעשרות אלפי החולים מדי שנה במחלה הקשה וחשוכת-המרפא. את המחקר ערך פרופ' דן פאר מהמחלקה לחקר התא ולאימונולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס. וייז ומהמחלקה למדע והנדסת חומרים  בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן באוניברסיטת תל-אביב, יחד עם ד"ר צבי כהן, מנהל יחידת הנוירוכירורגיה האונקולוגית במרכז הרפואי שיבא בתל השומר. תוצאות המחקר התפרסמו בכתב העת ACS Nano.

גישה טיפולית מחוץ לקופסא

ד"ר כהן מהמרכז הרפואי שיבא הוביל מספר מחקרים קליניים שנערכו לאורך השנים בחולי גליומה. במחקרים אלה, טיפולים ניסיוניים ניתנו לרקמות הסרטניות או לרקמות הבריאות לאחר הסרת הגידול. "לצערנו, גם הטיפולים החדשניים ביותר בתחום, כגון טיפול גני, טיפול ברעלני חיידקים, וטיפול בגלי קול של אולטרסאונד בעוצמה גבוהה – לא הצליחו לבלום את גידולי המוח העיקשים", אומר ד"ר כהן. "הבנתי שדרושה פה מחשבה מחוץ לקופסא. כאשר שמעתי על העבודה של פרופ' פאר בתחום הננו-רפואה והסרטן, ידעתי שמצאתי גישה חדשה לטיפול בסרטן זה: גישה שמשלבת בין ננו-טכנולוגיה וביולוגיה מולקולרית".

פרופ' פאר נודע כמפתחם של נשאי-תרופות בממדים של מיליארדית המטר, ננו-חלקיקים שנושאים תרופות חדשות מעולם חומצות הגרעין, כגון siRNAs)) small interfering RNAs, מולקולות המסוגלות לחסום ייצור של חלבונים פגומים בתאים חולים. במקום להשתמש בכימותרפיה, החלקיקים של פרופ' פאר מכילים חומצות גרעין קצרות, שמשתקות את הפונקציה של החלבון האחראי לחלוקת התאים הסרטניים.

"בניגוד לכימותרפיה, שלא יודעת להבחין בין תאים סרטניים לתאים בריאים, הננו-חלקיקים שלנו מצוידים במעין GPS", מסביר פרופ' פאר. "בעצם, מדובר בחלקיק זעיר שנקשר לתא הסרטני, ולאחר מכן שופך מתוכו חומצות גרעין קצרות שחוסמות ביטוי של חלבונים בתא הסרטני. החלקיקים שלנו הם קצת כמו סוס טרויאני: הם עטופים בסוכר מסוים שהתא הסרטני זקוק לו כדי לייצר גרורות נוספות, וכך הוא יודע לאיזה תא להיקשר ולאיזה תא לא להיקשר".

תוצאות מבטיחות

פרופ' פאר וצוותו ניסו את אותם ננו-חלקיקים על עכברי מעבדה עם גליובלסטומה רב-צורנית, כאשר קבוצת הביקורת זכתה לטיפול כימותרפי רגיל. תוצאות הניסוי היו לא פחות ממדהימות: 100 ימים לאחר קבלת טיפול בן 4 זריקות בלבד, שניתנו לאורך 30 ימים, 60% מהעכברים חולי הגליומה נותרו בחיים. זהו שיפור אדיר בתוחלת החיים של העכברים, שחיים בדרך כלל כשנתיים בלבד. העכברים בקבוצת הבקרה מתו לאחר 30-34 יום לאחר תחילת הטיפול הכימותרפי. המחקר הזה מהווה קרש קפיצה נוסף בשימוש בחומצות גרעין קצרות ממשפחת ה-RNA כמטרות תרופתיות חדשות.

"תאים סרטניים מתחלקים ללא הרף, ומה שמבקר את החלוקה הזאת הוא סט של חלבונים", אומר פרופ' פאר. "חשבנו שאם נצליח לשתק את הגן שאחראי על יצירת אחד מהחלבונים הללו, התאים הסרטניים פשוט לא ישרדו. מדובר במנגנון פשוט ואלגנטי, שאינו רעיל כמו כימותרפיה. החלבון הזה מתבטא בכמות נמוכה מאוד בתאים בריאים, כך שהטיפול שלנו לא פוגע ברקמות הרגילות".

התרגום של מערכות מתוחכמות אלה לניסויים בחולים הוא לא טריוויאלי, אך פרופ' פאר וד"ר כהן בטוחים כי בטווח-זמן קצר יחסית נראה יותר מולקולות חדשות מעולם ה-RNA בניסויים קליניים בבני אדם, והתקווה היא שבשנים הקרובות יגדל משמעותית ארסנל התרופות העומד בפני הרופאים – לא רק בתחום סרטני המוח, אלא במגוון רחב של מחלות.

המחקר נערך על ידי קבוצה בראשותה של פרופ' אילנה גוזס - מופקדת הקתדרה על שם לילי ואברהם גילדור לחקר גורמי גידול ומנהלת המעבדה ע"ש אלטון לנוירואנדוקרינולוגיה מולקולרית בפקולטה לרפואה של אוניברסיטת תל-אביב, וחברת סגל במרכז אדמס לחקר המוח ובבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטה. לדברי פרופ' גוזס, "מדובר בקצה חוט חשוב בדרך לפיענוח המנגנונים הגורמים לפתולוגיות במוח בכלל, ולהבדלים בין המינים בפרט. אנו מאמינים כי הממצאים שלנו, והמחקרים שיבואו בעקבותיהם, עשויים לסלול דרך לפיתוח תרופות שיסייעו למיליונים רבים בכל העולם." המחקר פורסם בפברואר 2015 בכתב העת Translational Psychiatry.

הגן ADNP  - מפתח לפתרון החידה?

"לפני כ-15 שנה גילינו במעבדה שלי גן חדש, שקראנו לו ADNP," אומרת פרופ' גוזס. "הגן הזה אחראי על ייצורו של חלבון שנקרא אף הוא ADNP, שהוא חיוני להתפתחות המוח אצל העובר. בהמשך מצאנו כי ל-ADNP יש ביטוי משמעותי באזור ההיפוקמפוס של המוח, הקשור באופן הדוק לכישורי זיכרון ולמידה. מחקרים נוספים העלו כי ה-ADNP אחראי, בין היתר, על בקרה של שני גנים אחרים המתבטאים אף הם בהיפוקמפוס: גן הנחשב לגורם סיכון עיקרי לאלצהיימר, וגן מרכזי שנמצא קשור ישירות לסוג מסוים של אוטיזם. (עם זאת, חשוב לציין שקיים מכלול גדול של גנים-חלבונים המבקרים את האוטיזם ואת מחלת אלצהיימר)."

במחקרם בחרו פרופ' גוזס וקבוצתה לחקור שאלות חדשות ומרתקות: האם קיים  הבדל בין המוח הנקבי למוח הזכרי - בכל הנוגע לנוכחותו ולהשפעתו של ה-ADNP?  והאם הבדלים כאלה עשויים להסביר את הפער בין המינים בנטייה לאלצהיימר ולאוטיזם? החוקרים בדקו מודלים של עכברים, וכבר בתחילת המחקר מצאו כי בהיפוקמפוס של עכברים בריאים יש כמות גדולה יותר של החלבון ADNP, בהשוואה לנקבות. "כשבדקנו מוחות של בני אדם בניתוחים שלאחר המוות, הגענו לממצאים דומים" מספרת פרופ' גוזס.

בהמשך בחנו החוקרים את השפעתו של ה-ADNP  בהיפוקמפוס על שני הגנים החשובים שהוא מבקר, הקשורים לאוטיזם ולאלצהיימר בהתאמה. הממצאים הראו שחסר ב-ADNP גורם לביטוי גבוה יותר של הגן לאלצהיימר אצל נקבות, ולעומת זאת, מגביר את ביטויו של הגן הקשור לאוטיזם אצל זכרים. המסקנה: ייתכן בהחלט שהגן ADNP  הוא אחד הגורמים  להבדלים הידועים בין המינים בנטייה לשתי ההפרעות.

פגיעה בלמידה ובזיכרון החברתי

כדי להבין טוב יותר את השפעת ה-ADNP על שני המינים, בדקו החוקרים גם את התנהגותם של העכברים. באמצעות שיטות של הנדסה גנטית הם יצרו עכברים עם חסר ב-ADNP, וחשפו אותם למגוון משימות קוגניטיביות ומצבים חברתיים. המחקר העלה כי החסר אכן משפיע באופן שונה על תפקודם והתנהגותם של זכרים ונקבות. אצל הזכרים נצפתה פגיעה קשה יותר - בעיקר ביכולות של למידה, זיכרון וזיכרון חברתי, והם התקשו לזהות עצמים חדשים ועכברים אחרים. הנקבות, לעומת זאת, הראו רק פגיעה מסוימת בזיכרון החברתי, בהשוואה לנקבות עם ביטוי תקין של ADNP. עם זאת, עצם הפגיעה בזיכרון החברתי, אצל שני המינים, מרמזת על קשר אפשרי בין החסר ב-ADNP לאוטיזם.

"המחקר שלנו מדגיש את ההבדלים הנוירולוגיים בין גברים לנשים, ואת הצורך לבחון בנפרד את תגובותיהם של שני המינים - בעיקר בניסויים קליניים שבודקים את יעילותן של תרופות חדשניות," מסכמת פרופ' גוזס. "בעקבות הממצאים אנחנו ממשיכים כעת לחקור את המנגנונים המוחיים הגורמים להבדלים הללו. אנחנו מאמינים שגילינו מפתח חשוב, שעשוי להניח תשתית לפיתוחם של טיפולים יעילים בעתיד."

מחקר חדש מאוניברסיטת תל-אביב מעלה גורם חדש, שלא קושר עד כה לכשל שחלתי ראשוני באדם: מוטציה ייחודית בגן המכונה SYCE1. המחקר בוצע על ידי קבוצת חוקרים בראשות ד"ר ליאת דה-פריס ופרופ' לינה באסל-ונגייט מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ומהמרכז הרפואי שניידר.  הוא פורסם באוקטובר 2014 בכתב העת Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism.

גנטיקה של הדור הבא

"החלטתי לחקור את הנושא של כשל שחלתי ראשוני כאשר טיפלתי בשתי אחיות שלקו בתופעה," מספרת ד"ר דה פריס. "השתיים הן בנות למשפחה ערבית ישראלית, שבה ההורים הם בני דודים מדרגה ראשונה. לשתיהן היו תסמינים מובהקים של כשל שחלתי: האחת פיתחה סימנים של התבגרות מינית, וכלפי חוץ הייתה מפותחת כיאה לגילה, אך לא קיבלה מחזור; ואילו אצל השנייה, שכבר הייתה בת 16, כלל לא הופיעו סימנים של התבגרות מינית. לאחר שבדקנו ופסלנו מגוון גורמים ידועים (הפרעה כרומוזומלית, רעלנים, מחלות אוטואימוניות ומחלות גנטיות מוכרות), התחלנו לחפש גורמים גנטיים נוספים אצל שתי הנערות."

לצורך המחקר נעזרו החוקרים בשיטות הקרויות 'גנטיקה של הדור הבא'. הם ביצעו אפיון גנטי של הנערות, הוריהן, אחיהן ואחיותיהן, והוסיפו לכך ריצוף מלא של האקסומים (הגנים מקדדי החלבונים) ב- DNAשל שתי הבנות הפגועות. לצורך בקרה נבחנו דגימות DNA של 90 נבדקים נוספים מהמגזר הערבי-ישראלי.

זיהוי הגן האחראי לכשל

תהליך האפיון הגנטי חשף אצל הנערות הפגועות מוטציה ייחודית בגן SYCE1. המוטציה שהתגלתה גורמת לפגם בחלבון בעל תפקיד מרכזי בתהליך המיוזה, שהוא תהליך החלוקה המתרחש בתאי הרבייה - הביציות ותאי הזרע. ההורים ושלושה אחים (בנים) התגלו כנשאים של המוטציה, ואילו אחות שלא נפגעה, ואף נישאה וילדה ילדים, אינה נושאת את המוטציה בגן.

"בעבר זוהה קשר בין הגן הזה לכשל שחלתי ראשוני במודל של עכברי מעבדה, אך זו הפעם הראשונה שקשר כזה נמצא אצל בני אדם," אומרת ד"ר דה פריס. "אנחנו סבורים שהפגם בחלבון משבש את תהליך המיוזה, ולכן לא נוצרות ביציות בשחלות, או שנוצרות ביציות פגומות. כתוצאה מכך יש כשל מלא או חלקי בהפרשת ההורמונים הגורמים להתבגרות המינית. כפי שראינו אצל שתי האחיות, רמת הפגיעה עשויה להשתנות מאדם לאדם."

ד"ר דה פריס מאמינה כי זיהוי המוטציה, וההבנה שבאה בעקבותיו, יחסכו למשפחה כאב לב רב ומיותר. "כעת הם יודעים שסיכוייהן של שתי הבנות הפגועות ללדת ילדים באופן טבעי קלושים ביותר. נכון שהידיעה קשה לעיכול, אך היא יכולה לחסוך להן שנים של טיפולי פוריות חסרי תוחלת. במקום זאת הן יוכלו להתמקד בחיפוש פתרונות אחרים הקיימים היום - כמו למשל תרומת ביציות. כמו כן, כל בני המשפחה מבינים כעת שעליהם לעבור בדיקות גנטיות לאיתור המוטציה."

במסגרת מחקר המשך הנערך בימים אלה מבקשים החוקרים לבדוק בני משפחה נוספים, על מנת לחפש השפעות אפשריות של המוטציה גם על הבנים והגברים.

"פרוטונים וניטרונים שמתחברים יחד לצמדים נעים במהירות גבוהה יותר מפרוטונים וניטרונים שנעים לבד", מסביר אור חן, דוקטורנט בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל-אביב ומחברו הראשי של המאמר. "אנחנו הוכחנו שזוהי תופעה אוניברסלית, שמתקיימת בכל גרעיני האטומים, כולל אלו של אטומים כבדים, בהם יש יותר ניטרונים מפרוטונים".

כדי לבדוק את השערתם, החוקרים הפציצו גרעינים אטומיים באלומת אלקטרונים עם אנרגיה של 5 מיליארד אלקטרון וולט. גלאים מיוחדים גילו את הפרוטונים והניטרונים שנפלטו מהגרעין המפורק, והראו כי בכל רגע נתון כ-20% מהנוקלאונים בגרעין מתקרבים אחד לשני ויוצרים זוג בעל משיכה הדדית המגבירה את מהירות שניהם.

"בן לוקח בת"

תוצאה מפתיעה עוד יותר היתה העדפתם של הנוקלאונים: בכל הגרעינים שנמדדו הנוקלאונים העדיפו להתחבר לנוקלאונים שונים מהם (פרוטונים מעדיפים ניטרונים על פני פרוטונים, ולהפך). "באנלוגיה של מסיבת ריקודים, הבנים מעדיפים לרקוד בעיקר עם הבנות", מסביר פרופ' אלי פיסצקי, ראש הקבוצה לפיזיקה גרעינית באוניברסיטת תל-אביב ושותף למאמר.

"הזוגיות הזו של הנוקלאונים השונים שולטת גם בהתנהגותם של גרעינים כבדים כמו עופרת", מציין ד"ר דאג היגינבוטם, חוקר ממעבדת ג'פרסון ושותף למאמר. "זה משנה את ההבנה של כוכבי ניטרונים ומערכות גרעיניות אחרות בגלקסיה שלנו", מוסיף פיסצקי.

העובדה שזוגות בגרעין הן בעיקר זוגות של פרוטון-ניטרון מעידה על כך שיש מספר זהה של פרוטונים וניטרונים שנעים במהירות גבוהה בגרעין. במקרה של גרעינים כבדים, בהם יש יותר ניטרונים מפרוטונים, דווקא לפרוטונים יש הסתברות גבוהה יותר לנוע מהר. אפקט זה גורם לכך שלמיעוט הפרוטוני יכולה להיות מהירות ממוצעת גבוהה יותר מזו של הרוב הנירטוני. התנהגות זו הפוכה למערכות ללא אינטראקציה קצרת טווח בין החלקיקים.

כעת מקווה הצוות הישראלי להשתמש בתוצאות החדשות כדי להבין את יחסי הגומלין גם במערכות שונות כמו קוורקים בתוך הנוקלאון, כוכבי ניטרונים וגזים אטומים קרים. לצורך כך, קבוצת הגרעין באוניברסיטת תל-אביב משתפת פעולה עם ד"ר יואב שגיא מהטכניון, המקים בימים אלה מעבדת אטומים קרים שתאפשר, בין היתר, לדמות את האסימטריה הגדולה של כוכבי ניטרונים במערוכת אטומים קרים.