מוח אנושי שגודל על שבב יאפשר פיתוח יעיל יותר של תרופות למחלות נוירודגנרטיביות כמו פרקינסון ואלצהיימר
מחקרים
RESEARCH
מה מעניין אותך?
מחקר
22.08.2018
בשורה חדשה בתחום חקר המוח: מוח אנושי על שבב
- מוח
האם קרוב היום שבו לא נזדקק לניסויים בבעלי חיים על מנת לחקור את המוח? "למעלה משישים אחוזים מהתרופות שעוברות בהצלחה ניסויים בבעלי חיים נכשלות בשלב הניסויים על בני אדם", אומר ד"ר בן מאיר מעוז מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית ומבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. "למרות הדמיון, מוח של עכבר פשוט אינו מוח של אדם. יתרה מכך, מחלות נוירודגנרטיביות הן מחלות שאופייניות בעיקר לבני אדם. מסיבה זו אנו שואפים לבנות מוח-על-שבב מתאי אדם, שידמה את תפקוד המוח במצב תקין ובמצבי מחלה."
המוח האנושי מורכב ממאה מיליארד נוירונים, השולטים בכל מחשבה ופעולה שלנו, והוא האיבר המורכב והעדין ביותר בגוף האדם. מכיוון שכך, המוח זקוק להגנה מיוחדת מפני רעלנים. כלי הדם, המספקים למוח חמצן וחומרים מזינים, סלקטיביים מאוד לגבי החומרים שיכולים לעבור מהדם למוח ולהפך, ולכן הם נקראים מחסום הדם-מוח (Brain-blood barrier). מעבר להיותו מחסום פיזי, המחסום מווסת באופן פעיל את תפקודי המוח, אלא שעד היום לא היה ברור כיצד הוויסות הזה נעשה בפועל.
פיצוח האינטראקציה בין תאי העצב לכלי הדם
"ידוע שיש קשר בין כלי הדם של המוח לפעילות המוחית עצמה", מסביר ד"ר מעוז. "על העיקרון הזה, למשל, פועלים מכשירי MRI: כשאנחנו מאמצים אזור מסוים של המוח, כלי הדם מזרימים יותר דם לאזור – והמכשיר מודד את הפעילות המוגברת. עם זאת, קשה מאוד להבין את האינטראקציה בין כלי הדם לתאי העצב ברמה התאית. מטבע הדברים לא ניתן לעבוד עם מוח אנושי חי, ואילו תאים בתרביות אינם משקפים את הקישוריות הזאת. הקישוריות בין התאים משפיעה מאוד על תכונותיהם. תאי עצב שגדלים בצלחת פטרי שונים בתכונותיהם מתאי עצב שמחוברים לתאי כלי הדם".
הפתרון שמצא ד"ר מעוז הוא איבר-על-שבב: גידול רקמה אנושית מתרומת רקמות ומתאי גזע שהומרו לתאי איברים, כך שניתן לדמות את פעילות האיבר בצורה מבוקרת ולחבר בין החלקים השונים של המוח. בארבע השנים האחרונות בנה ד"ר מעוז מערכת חיה, המדמה את האינטראקציות של המוח אנושי: רקמת מוח-על-שבב, המחוברת לשתי רקמות כלי דם ותאי עצב, המדמות את מחסום הדם-מוח. המחקר נעשה בשיתוף עם מכון וויס, אוניברסיטת הרווארד ומכון KTH השבדי, ותוצאותיו התפרסמו בכתב העת Nature Biotechnology.
מערכת שלמה שעובדת
"איבר-על-שבב זאת טכנולוגיה שהומצאה לפני כעשור", מסביר ד"ר מעוז, "אבל היישום שלה בהבנת תהליכים ביולוגים בסיסיים במוח היה מוגבל מאוד. הסיבה לכך הייתה שעד כה בחנו את רקמת המוח במנותק ממחסום הדם. אנחנו יצרנו מערכת שלמה והוכחנו שהיא עובדת. כך, למשל, הכנסנו מתאמפטמין, הסם מהסדרה 'שובר שורות', לשבבי תאי הדם, וראינו שאנחנו מקבלים על שבב המוח את אותן התופעות שמתקבלות אצל אנשים המשתמשים בסם".
בתום שורה של ניסויים מוצלחים, שנועדו לבחון את המערכת, ד"ר מעוז ועמיתיו הראו לראשונה שכלי הדם במוח לא רק מתרחבים ומתכווצים, אלא משחררים כימיקלים שמשפיעים ישירות על תאי העצב, מייעלים ומזרזים את פעילותם – כחלק אינטגרלי מהתהליך הנוירולוגי. מעבר לתרומתה המחקרית, פריצת הדרך של ד"ר מעוז פותחת את האפשרות לבחינה יעילה יותר של תרופות על בני אדם, בדגש על מחלות נוירודגנרטיביות, דוגמת פרקינסון ואלצהיימר.
"המוח שבנינו במעבדה מאפשר לנו לבחון תהליכים ביולוגיים מורכבים ואת השפעתן של תרופות על בני אדם מבלי לסכן איש, ומבלי להרע לחיה, וזאת בדרך יעילה מאי פעם." אומר ד"ר מעוז, "איבר-על-שבב הוא לא רק כלי מחקרי. ה-FDA כבר יצא ביוזמת פיתוח איברים-על-שבבים כחלק מתהליך פיתוח התרופות, ומספר שיתופי פעולה כבר נוצרו בין המעבדה שלי לחברות תרופות מהארץ ומהעולם".
"בימים אלה", מסכם ד"ר מעוז, "אנחנו מוסיפים איברים נוספים, כמו מערכת חיסונית וכבד, במטרה לבנות לבסוף מודל שלם של גוף האדם על שבבים, שיחליף את הצורך בחיות במעבדה ויעניק לחוקרים רזולוציות חסרות תקדים להשפעה של כימיקלים שונים על מוח האדם – ולהתפתחותן הביולוגית של מחלות שונות הייחודיות לאדם".
מחקר
09.07.2018
"כפתור הווליום" שיווסת את רמת הרגישות שלנו לסביבה
חוקרי מוח מאוניברסיטת תל אביב מצאו את המוליך העצבי, הממלא תפקיד משמעותי בקליטה מודעת של מידע חושי, בעזרתו ניתן יהיה לשפר את חיינו ואף להציל חיים
- מוח
רגישות יתר לסביבה, או לחילופין מחסור בה, משבשים את איכות חיינו. רובנו מתמודדים ברמה יומיומית עם חוסר איזון בקליטת מידע חושי. לדוגמא, בעלי רגישות גבוהה מדי עלולים לסבול מבעיות שינה, אחרים "קופצים" למשמע רעש חזק, אוטיסטים אפילו עלולים להיכנס לחרדה בסביבה רועשת. לעומתם, אלו הסובלים מהעדרה של רגישות למידע החושי בסביבתם מתנהגים באפאטיות, ונראה כאילו הדברים חולפים על פניהם. חוסר רגישות זמני עלול להוביל לסכנת חיים ממשית, למשל בנהיגה, כשלרגע אנחנו "לא שמים לב".
מחקר שהתבצע במעבדתו של ד"ר יובל ניר בבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ובבית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, הוביל לגילוי חשוב בשאלה המעסיקה את המדע כבר זמן רב: מתי מידע הנקלט בחושים מגיע לתודעה ומתי לא. החוקרים מצאו כי אחד החומרים החשובים בתהליך הוא מוליך עצבי בשם נוראדרנלין. הם סבורים, כי תגליתם עשויה להוות בסיס לפיתוח טיפולים למצבים הקשורים בעודף רגישות או בתת-רגישות לגירויים סביבתיים, שיוכלו בעתיד לשנות ואף להציל חיים. המחקר התפרסם בכתב העת המדעי Current Biolog.
באיזה שלב נכנס הנוראדרנלין לתמונה
"נוראדרנלין הוא מוליך עצבי מוכר, שמשפיע על פעילות המוח", מסביר ד"ר ניר, "בין היתר ידוע כי הוא מצוי במוח בכמות גבוהה כשאנחנו ערים, וכי רמתו יורדת משמעותית בזמן השינה, כאשר אנו מנותקים מסביבתנו. נתונים אלה הובילו אותנו להשערה, כי נוכחותו של נוראדרנלין חשובה לקליטת מידע חושי בתודעה". הם החליטו לבדוק מתי בדיוק נכנס הנוראדרנלין לפעולה.
את המחקר הובילו במשותף ד"ר הגר גלברד-שגיב ואפרת מגידוב ממעבדתו של ד"ר ניר, והוא התבצע בשיתוף פעולה עם פרופ' תלמה הנדלר וד"ר חגי שרון ממרכז סגול לתפקודי מוח במרכז הרפואי תל אביב (איכילוב). כדי לבחון את השערתם, ביצעו החוקרים ניסוי בהשתתפות 30 נבדקים בריאים. כל נבדק השתתף בשלושה מפגשים, בהפרשי זמן של שבוע. בתחילתו של כל מפגש בלע הנבדק גלולה שהונחה לפניו, כאשר גם הוא וגם הבודקים אינם יודעים מה יש בה: רבוקסיטין שמעלה את רמת הנוראדרנלין במוח, קלונידין שמוריד את רמת הנוראדרנלין, או פלצבו (אבקת סוכר) חסר השפעה. במסגרת שלוש הפגישות קיבל כל נבדק את כל שלוש התרופות, בסדר אקראי.
תחת השפעתו של כל אחד מהחומרים, התבקשו הנבדקים לבצע מטלות של תפיסה ויזואלית: לזהות על מסך תמונות מטושטשות שקשה מאוד להבחין בהן, על סף יכולת התפיסה. החוקרים השוו את ביצועי המשתתפים לפני ואחרי מתן התרופה, וגם בדקו את הפעילות המוחית בעת ביצוע המטלות באמצעות EEG, שמודד את הפעילות החשמלית במוח, ובעזרת טכנולוגיית fMRI המספקת הדמיה תפקודית של הפעילות המוחית.
"הממצאים העלו שיכולתם של הנבדקים להבחין בתמונות ולזהות מה מופיע בהן, הלכה והשתפרה ככל שרמת הנוראדרנלין במוחם עלתה, אך לא מיד עם החשיפה לתמונה, אלא בזמן תהליך העיבוד שלה", אומרת ד"ר הגר גלברד-שגיב ומסבירה "בדיקות ה-EEG הראו שהתגובה החשמלית במוח השתפרה, ככל שרמת הנוראדרנלין במוח הייתה גבוהה יותר, בשלב מאוחר יחסית של תהליך עיבוד התמונה. בדיקות ה-fMRI השלימו וחיזקו את הממצאים הללו, כשהראו גם כן כי נוראדרנלין העצים את התגובה בתחנות מאוחרות יותר של עיבוד התמונה בקליפת המוח, באזורים הידועים כאחראיים על הראייה. כלומר, בשתי המדידות השונות של הפעילות המוחית,EEG ו-fMRI, נצפתה השפעה של נוראדרנלין על השלבים המאוחרים של תהליך העיבוד, אלו שמובילים לכך שהתמונה שנקלטה בעין תירשם בתודעה. במילים אחרות, ניתן לומר שהנורואדרנלין היה נוכח כשהנבדק הפך למודע למה שראו עיניו", היא מסכמת.
המוביל הארצי של המידע החושי
אפרת מגידוב, ממובילות המחקר, מספרת על החשיבות של הממצאים: "ידענו כבר שנוראדרנלין מעורב בתהליכים קוגניטיביים גבוהים במוח, כמו שמירת מידע בזיכרון, קבלת החלטות, תגובות רגשיות של מתח ועוד. בזכות המחקר החדש, אנחנו יודעים כיום שיש לו תפקיד מרכזי גם בתהליכים לכאורה 'בסיסיים' יותר, כמו עיבוד מידע חושי. גילינו שנוכחות של נוראדרנלין מכתיבה את הסיכוי שנקלוט גירויים בסביבתנו. אפשר לומר שנוראדרנלין מהווה מעין 'כפתור ווליום', השולט בתגובה המוחית למתרחש בעולם סביבנו".
"אנחנו מאמינים שהממצאים שלנו יכולים להוביל בעתיד לכיוונים חדשים בטיפול במגוון בעיות והפרעות, הקשורות לרגישות האדם למתרחש בסביבתו", מסביר ד"ר ניר. "לדוגמה, נוכל לבדוק האם אנשים הסובלים מהפרעות שינה, המתקשים להירדם או מתעוררים בקלות מכל רחש, סובלים מרמות גבוהות יותר של נוראדרנלין. כך גם לגבי אוטיסטים הסובלים מרגישות-יתר וחשים מוצפים מכל גירוי חושי. נוכל לברר אם בקרב הלוקים בהפרעות נוירופסיכיאטריות, המנותקים מסביבתם, ישנן רמות נמוכות של המוליך העצבי, ואולי אף לפתח כלים לזיהוי מוקדם של רגעים קצובים בהם חלה רגישות מופחתת לסביבה, העלולה להוביל לירידה בזמן תגובה ולסכנה ממשית, למשל אצל נהגים או טייסים, וכך להציל חיים."
מחקר
10.06.2018
כיצד הצליחו חוקרות לבודד את רגע היווצרותה של חוויה אנושית?
מדעניות מתחום מדעי המוח שופכות אור על הרגע שבו נוצרת במוח חוויה חדשה
- מוח
"כשאנחנו טועמים שוקולד, שומעים מוסיקה או רואים פרח, מתרחש במוחנו תהליך פיזיולוגי של עיבוד מידע," אומרת ד"ר הגר גלברד-שגיב מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ומבית הספר סגול לחקר המוח באוניברסיטת תל אביב, "אך מעבר לכך נוצרת בנו חוויה איכותנית וסובייקטיבית – כמו למשל החוויה של טעם השוקולד או של שמיעת צלילי שיר אהוב. כיצד נוצרת החוויה הזאת – שבעיני רבים היא טעם החיים? איך והיכן נוצר הקשר בין העולם החיצוני הנקלט בחושים, לבין העולם הפנימי של החוויה והתודעה? בני האדם מחפשים תשובות לשאלות מרתקות אלה כבר אלפי שנים, וכל דור מתמודד איתן בכלים העומדים לרשותו. אנחנו חיפשנו נקודת מבט חדשה באמצעות טכנולוגיות מתקדמות של חקר המוח."
חדירה לעומק המוח
כדי לבדוק מה בדיוק מתרחש במוח כשאנו חווים משהו חדש, נעזרו החוקרים בסיטואציה רפואית ייחודית – בחולי אפילפסיה שבמוחם הושתלו אלקטרודות מיוחדות. בקרב חולים אלו, תפקידן של האלקטרודות הינו לזהות את המוקד המדויק של ההתקפים האפילפטיים. אלקטרודות אלו, דקות כחוט השערה, מסוגלות להקליט את הפעילות של תאי עצב בודדים בקרבתם. החולים מאושפזים ומנוטרים עד שנאסף מספיק מידע על ההתקפים שלהם, ובהמשך הרופאים מנטרלים בניתוח את האזור הגורם להתקפים. סיטואציה ייחודית זו יצרה הזדמנות פז שאיפשרה לחוקרים מתחום מדעי המוח גישה ישירה אל המוח האנושי.
לחוקרים יש גישה אל רמת תאי העצב בחיות מעבדה, אך הן אינן מסוגלות לדווח על החוויות הסובייקטיביות שלהן, לכן יש צורך גם במחקרים בהשתתפות בני אדם. "עד כה, השתמשנו באמצעים חיצוניים ועקיפים כדי למדוד פעילות מוחית – למשל מכשירים כמו fMRIו- EEG." מסבירה ד"ר גלברד-שגיב. "אך כאן, כאשר האלקטרודות הושתלו במוח אנושי למטרות רפואיות, נוצרה גם הזדמנות מחקרית נדירה: למדוד ולהקליט את הפעילות החשמלית המוחית, באופן ישיר וברזולוציה חסרת תקדים של תא העצב הבודד. במקביל ניתן לקבל מהאדם דיווח על חוויותיו הסובייקטיביות."
במחקר לקחו חלק: ד״ר ליעד מודריק מבית הספר למדעי הפסיכולוגיה ומבית הספר סגול באוניברסיטת תל אביב, פרופ׳ כריסטוף קוך מהמכון לחקר המוח ע״ש אלן, ופרופ׳ יצחק פריד מהמחלקה לנוירוכירורגיה באוניברסיטת UCLA, ומבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב. המחקר התבצע במרכז הרפואי האוניברסיטאי ב-UCLA, במרכז הרפואי ע״ש סוראסקי בתל אביב, באוניברסיטת תל אביב, ובמכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech). המאמר התפרסם בחודש מאי 2018 בכתב העת היוקרתי Nature Communications.
ניסוי הזהב של מחקר התודעה
במסגרת המחקר הוצגו לכל נבדק שתי תמונות בו-זמנית – תמונה שונה לכל עין: לדוגמא, תמונה של נחש לעין ימין ובמקביל תמונה של פרצוף לעין שמאל. כשמציגים לכל עין תמונה שונה, המוח אינו מצליח לשלב בין שתיהן, ונוצרת 'יריבות דו-עינית' - מצב שבו הנבדק רואה בכל פעם רק תמונה אחת, והן מתחלפות לסירוגין מבלי שתהיה לנבדק שליטה על התהליך. הייחודיות של המצב הזה הוא יצירת הפרדה בין הגירוי החיצוני והחוויה החושית: המציאות החיצונית אינה משתנה, כי לכל עין מוצגת תמונה קבועה, ולכן ברגעי החילוף ניתן לבודד את השינויים בפעילות המוחית הקשורים לשינויים בחוויה עצמה.
"בדרך זו הצלחנו לבודד את הרגע המכריע שבו פורצת חוויה חדשה למודעות," אומרת ד"ר ליעד מודריק. "אפשר לומר שזהו ניסוי הזהב של מחקר התודעה, וכאן הצלחנו לבצע אותו בבני אדם ברמת תא העצב הבודד ",אומר פרופ' יצחק פריד.
החוקרים מצאו שינוי בפעילות בתאי עצב באונה הקדמית האמצעית, שמתחיל 2 שניות לפני שהנבדק מדווח על התחלפות התמונה שהוא רואה. בהמשך, שנייה אחת לפני הדיווח, נרשמת פעילות חשמלית גם באונה הרקתית האמצעית, באזורים הקשורים לפעילות ויזואלית. מדובר בפרקי זמן ארוכים מאוד במונחים של הפעילות המוחית, שנמדדת באלפיות השנייה. על מנת לוודא שהפעילות הזו קשורה באמת להופעת החילופים הספונטניים, החוקרים הקרינו לנבדקים בצורה נורמלית על גבי המסך, 'סרט חוזר' של חילופי התמונות הספונטניים שעליהם דיווחו בזמן היריבות הדו-עינית. במקרה זה, כאשר החילופים בחוויה נבעו ממקור חיצוני ולא ממקור פנימי, נרשמו זמני תגובה קצרים בהרבה.
.
על סמך ממצאיהם מעריכים החוקרים כי תאי העצב שנמדדו הינם אכן חלק מהרשת העצבית היוצרת שינויים בחוויית הראיה המודעת. "המחקר החדש מקרב אותנו צעד נוסף לעבר הבנת התודעה והחוויה המודעת, ברמה הברורה והממשית ביותר – רמת הפעילות החשמלית בתא העצב הבודד," מסכמת ד"ר גלברד-שגיב .
מחקר
17.10.2012
הסתיים בהצלחה פרויקט בניית האטלס של המוח האנושי
חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב הובילו את הפרויקט הבינלאומי העשוי לשנות את מפת המחקר והרפואה בתחום המוח
- מוח
בשיתוף מוחות
חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב הובילו פרויקט מחקר אירופי רחב היקף שכלל 12 קבוצות חוקרים, שבנו לראשונה אטלס מלא של מיקרו-מבנים בחומר הלבן של המוח האנושי. הפרויקט, שעשוי לשנות בשנים הבאות את מפת המחקר והרפואה בתחום המוח, הסתמך על טכנולוגיית ה-MRI, וזכה לתמיכה של 2.5 מיליון יורו מהאיחוד האירופי, בקטגוריית 'טכנולוגיות העתיד'. השותפים במחקר - שכונה CONNECT – פועלים במרכזי מחקר מובילים בישראל, אנגליה, גרמניה, צרפת, דנמרק, שוויצריה ואיטליה. ביום שישי, 19.10.12, בתום שלוש שנות מחקר, הם עתידים להתכנס בפריס ולהכריז על סיומו המוצלח של הפרויקט.
מוח האדם בתלת מימד
"היום נעזרים צוותים רפואיים וקבוצות מחקר באטלס ישן של המוח, המתבסס על מוחו של אדם אחד, אשר תרם את גופו למדע." מסביר פרופ' יניב אסף מהמחלקה לנוירוביולוגיה באוניברסיטת תל-אביב ומבית הספר סגול למדעי המוח, שיזם את המחקר הבינלאומי ושימש כמתאם קבוצות המחקר, "האטלס החדש, לעומת זאת, מבוסס על דגימות MRI של נבדקים רבים, ואף מוגש בתלת מימד. לפיכך, בזכות שיטת המחקר והיקפו, הוא מפורט ומדויק הרבה יותר. למעשה, האטלס החדש מאפשר לנו לבחון את המוח בדרך שהייתה אפשרית קודם רק במיקרוסקופ".
החידוש הראשון באטלס טמון בעצם מיפויו של החומר הלבן - המורכב מסיבי עצב המעבירים מידע - במוחם של אנשים חיים, ולא בנתיחה שלאחר המוות. פריצת הדרך התאפשרה בזכות טכנולוגייתMRI , שמסוגלת ליצור תמונה של המוח החי בהליך בלתי חודרני. שנית, האטלס החדש אינו מסתפק במידע ממוח אחד, אלא מסתמך על הדמיית מוחותיהם של 120 נבדקים בריאים, בני 35-25 שנים. הנתונים, שקובצו ועובדו בטכניקות עיבוד תמונה מתקדמות, נותנים תמונה רחבה ומדויקת של מבנה המוח התקין.
האטלס החדש מציג מיקרו-מבנים זעירים בכל רחבי המוח באופן מסודר ומקודד, המתאים גם למשתמש שאינו מומחה בחקר המוח, כגון רופא או חוקר מתחום אחר. התמונות מייצגות פרמטרים מגוונים, שנאספו ונמדדו באמצעות ה-MRI, כמו למשל עובי הסיבים וצפיפותם באזורים השונים. הן נועדו לשמש סטנדרט של מוח בריא, שאליו ניתן להשוות הדמיות ממוחות של מטופלים ונבדקים עתידיים.
מהחומר האפור לחומר הלבן
בנוסף לתרומתו הרפואית, צפוי הפרויקט להאיץ ולקדם באופן משמעותי את חקר החומר הלבן במוח, פעילותו ותפקודיו. "עד היום התמקדו מדעני המוח בעיקר במה שמכונה 'החומר האפור'," אומר פרופ' אסף. "הם נמנעו מלחקור את 'החומר הלבן', המהווה כמחצית מנפח המוח, בעיקר מפני שחסרו להם שיטות מחקר יעילות. שיטת ה-MRI שפיתחנו תאפשר לחוקרים לראשונה להתבונן במתרחש בסיבי העצב במוח החי, ותפתח בפניהם עולם של אפשרויות חדשות".
בין היתר מתכוונים פרופ' אסף ועמיתיו להיעזר בטכנולוגיה כדי לבחון את הדינמיות וההשתנות לאורך זמן של המיקרו-מבנים שבחומר הלבן. כך לדוגמה, הם יחפשו את טביעת האצבע שמותיר תהליך קוגניטיבי, כמו למידת נושא חדש, בסיבים שבמוח. כיוון מחקר נוסף הוא אפיון והבנת השינויים שגורמות מחלות שונות במוח האנושי, כמו אלצהיימר או סכיזופרניה, במטרה לפתח שיטות אבחון יעילות ואמינות.
מחקר
18.03.2012
ננוטכנולוגיה: האויבת הגדולה של מחלות ניווניות במוח
בחינת תהליכים המתחוללים בין המולקולות לבין עצמן, מגלה דרכים להתערבות חיצונית במטרה למנוע ולרפא מחלות ניווניות במוח, דוגמת אלצהיימר. אז איך מחזירים לזבוב חולה את כושר הטיפוס על קירות?
- מוח
התערבות ננו-מטרית
במסגרת המאמץ למציאת מענה למחלות ניווניות, התמקדו פרופ' גזית וצוותו בסיבים ננומטריים (סיבים קטנטנים בגודל של מיליארדית המטר) הקרויים עמילואידים. העמילועידים הינם משקעים בלתי מסיסים של חלבונים והם מצויים בבסיסן של מגוון מחלות ניווניות, ובכללן אלצהיימר, פרקינסון ומחלת קרויצפלד יאקוב ('הפרה המשוגעת'), שממיתות רקמות וזורעות הרס במוח האנושי, כמו גם סוכרת מבוגרים שהורסת תאים בלבלב. במעבדתם, המתמחה בחקר מבנים אורגניים בסקאלה הננומטרית, כלומר – ברמת המולקולות, בדקו המדענים כיצד נוצרים הסיבים הרעילים הללו, וחיפשו דרכים לעצור את בנייתם ברמה המולקולארית.
מסביר פרופ' גזית: "משימתנו הראשונה הייתה למצוא את אבני הבניין הראשוניות של העמילואידים – מולקולות החלבון הזעירות ביותר שמתארגנות, ובתהליך של הרכבה עצמית יוצרות עמילואיד. לאחר שזיהינו את החלק המינימאלי, איתרנו את המקום המדויק שבו הוא מתחבר לחלק הסמוך לו, וגילינו את המנגנון שמביא להתחברות הזאת ומאפשר את בניית הסיבים השלמים". בטכנולוגיה של הנדסה מולקולארית בנו החוקרים מולקולה חדשה שמתערבת במנגנון ההרכבה, מפריעה לתהליך ההתחברות ומונעת את היווצרותו של העמילואיד ההרסני, כבסיס לפיתוח תרופה למחלות ניווניות.
לטפס על הקירות
בשלב הבא נערכו ניסויים בזבובי פירות, בשיתוף עם פרופ' דניאל סגל מהמחלקה למיקרוביולוגיה מולקולארית וביוטכנולוגיה. החוקרים בדקו את השפעתה של המולקולה החדשה שהנדסו במעבדתם על זבובים טראנסגניים – כלומר, זבובים בעלי גנים הקשורים במחלות כאלצהיימר ופרקינסון שסובלים מתופעות ניווניות, כמו למשל הפרעה בכושר הטיפוס. ואכן, התברר שהשיטה עובדת: 'הטיפול' החדשני השיב את הזבובים החולים לתפקוד נורמאלי. גם בניסוי מתקדם בעכברים נרשמה יעילות מרשימה: החומר תיקן לחלוטין בעיות למידה וזיכרון בעכברי מודל למחלת האלצהיימר.
בעקבות הצלחת הניסויים, עמלים היום המדענים באוניברסיטת תל-אביב על פיתוחן של כמה משפחות חומרים לטיפול באלצהיימר ובפרקינסון, ואף החלו לשתף פעולה עם חברות תרופות בינלאומיות מובילות - בתקווה להתאים את הגישה החדשנית לטיפול בבני אדם.
מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>
