יום ראשון, 26 באפריל 1998

כלורופיל לריפוי סרטן - מרית סלוין



מדענים ממכון וייצמן פיתחו חומר כימי ייחודי לטיפול במחלת הסרטן. ייחודיותו של החומר מתבטאת בכך שהוא אינו רעיל, אך כאשר מוקרנת עליו אלומת קרני אור, הוא נעשה רעיל וגורם להרג התאים שבסביבתו, עד כה היה אפשר לטפל בדרך וו רק בגידולים שטוחים ודקים יחסית, כמו גידולים מסוימים של סרטן העור, או בגידולים מוצקים בשלביהם ההתחלתיים. החומר שפיתחו החוקרים עשוי לשמש להריסת גידולים סרטניים מוצקים וגדולים יותר, הנמצאים גם ברקמות עמוקות.

הטיפול בגידולים סרטניים באמצעות אור מבוסס על חומרים הנעשים רעילים רק כשהם נחשפים לאור. טיפול בחומרים כאלה המכונים ״חומרים פוטודינמיים״, אישרו לפני כשנתיים וחצי רשויות הבריאות בארצות־הברית. בטיפול כזה מזריקים בשלב הראשון את החומר ה״רעיל על תנאי״ למערכת הדם או ישירות לגידול, לאחר מכן חושפים בצורה מבוקרת את הגידול לקרינת אור — באופן ישיר או באמצעות סיבים אופטיים. לאחר שהחומר קלט את האור הוא נעשה רעיל, ומשמיד את תאי הגידול הסרטני. הטיפול מתבצע באזור הגידול בלבד וכך נמנעות תופעות לוואי. עד כה התאימה שיטת הטיפול הזאת לגידולים קטנים, מוקדמים או שטוחים בלבד.

פרופ׳ אביגדור שרץ מן המחלקה לביוכימיה ופרופ׳ יורם סלומון מן המחלקה לבקרה ביולוגית במכון וייצמן ניסו לפתח חומר כימי שישופעל ויהרוס באור גידולים מוצקים גדולים המצויים בעומק הגוף. לרוב הגידולים המצויים במצב זה הטיפולים המקובלים אינם נותנים מענה, וזאת בשל שלוש סיבות עיקריות. הסיבה הראשונה היא הקושי להגיע אל כל התאים: ככל שהגידול גדול יותר, יש בו תאים המרוחקים מנימי הדם, והחומרים הכימותרפיים, המועברים באמצעות הדם, אינם מגיעים אליהם. הסיבה השנייה היא יצירת עמידות של תאי הסרטן לחומרים הכימותרפיים. הקושי השלישי נעוץ בכך שהטיפולים הקרינתיים, הכימיים והפוטודינמיים המקובלים, מבוססים על נוכחות חמצן ברקמה, לכן אותם אזורים בגידול שמרוחקים מאספקת החמצן, אינם מגיבים לטיפולים.

תוצאת תמונה עבור אביגדור שרץ יורם סלומון
פרופ׳ אביגדור שרץ (מימין) ופרופ׳ יורם סלומון במעבדתם המשותפת

שני החוקרים פיתחו חומר פוטודינמי המשופעל באמצעות אור שמבוסס על נגזרת של הפיגמנט כלורופיל שמקורו בחיידקים פוטוסינתטיים. החומר בולע את קרינת האור גם באורך הגל התת־אדום, שחודר לעומק הרקמה ומאפשר טיפול בגידולים הנמצאים בעומק הגוף. החומר פועל גם בלי נוכחות חמצן, וכך אפשר להגיע אל אותם חלקים בגידול שאינם מקבלים אספקת חמצן ואינם מגיבים, לפיכך, לטיפולים המקובלים. באמצעות מניפולציות כימיות הפכו החוקרים את החומר למסיס במים, כך שיוכל לפעול בנוזלי הגוף. לאחר מכן הם מצאו דרך להצמיד אליו נוגדנים או מולקולות אחרות שמשמשים ”נווטים׳׳ המובילים אותו לאתרים הנגועים בגוף. כך יצרו ״חומר רעיל על תנאי״, שאפשר להתאימו לפי הצורך לטיפולים רפואיים, כמו למשל לשגר אותו אל דופנות כלי הדם המזינים את הגידול הסרטני. בנוסף על כך, הם שתלו בתוך החומר אטומי מתכת, המאפשרים מעקב אחריו במכשיר הדמיה מגנטית.

הניסויים הראשונים נערכו בעכברי מעבדה נגועים במלנומה שחורה - גידול ממאיר של העור שאינו מגיב לרוב הטיפולים המקובלים. החוקרים הזריקו לעכברים את החומר שפיתחו, והקרינו על הגידול אור תת־אדום. הטיפול הצליח מעל המשוער - 85% מהחיות המטופלות החלימו לחלוטין.

בדיקה מיקרוסקופית של הרקמה העלתה כי צינורות הדם סביב הגידול נקרעו, ורקמת הגידול הוצפה בחומר המשופעל. לטיפול בגידולים עמוקים - האור משוגר לרקמה הנגועה באמצעות סיב אופטי.

דרך טיפול זו פותחת אפשרות להתגבר על גידולים מוצקים גדולים בלא התערבות כירורגית, כולל גידולים שמופיעים בכמה מוקדים. השיטה מאפשרת לחזור על הטיפול פעמים רבות ובנקודות שונות. בשל הפגיעה הייחודית בגידול, היא מתאימה גם לחיסול גידולים שכריתתם מסכנת את האיברים הסמוכים להם. בטיפול לא נרכשת עמידות ולא נוצרת עקה על הגוף - מה שקורה לרוב בטיפולים קרינתיים וכימותרפיים. תופעות הלוואי מוגבלות מאוד, מערכת החיסון אינה נפגעת, התהליך זול ואינו דורש אישפוז.


פורסם ב"גליליאו" 27, מרץ-אפריל 1998




יום שישי, 24 באפריל 1998

בקצרה - האם יש חיים על המטאוריט ממאדים? - אמיר עדן



באפריל 1997 הודיעו חוקרים של סוכנות החלל האמריקנית NASA כי בעזרת מיקרוסקופ אלקטרוני חדיש זיהו שרידים של יצורים מיקרוסקופיים מאובנים במטאוריט שפגע בכדור הארץ ושמקורו במאדים. 

צוות מומחים נוסף שבדק בעת האחרונה את אותו מטאוריט, אכן מצא חלקיקים דמויי חיידקים, אך פסק כי מדובר במינרלים שמקורם בסלע שעליו היה מונח הטסאוריט, וכי המראה ה״חי" מתקבל בשל השיטה שבה הוכנו דגימות המטאוריט להתבוננות במיקרוסקופ. בבדיקותיהם לא מצאו החוקרים כל סימני חיים בסלע ממאדים.

למעלה: חיידקים מאובנים (לטענת NASA) כפי שצולמו במטאוריט ממאדים. למטה: מינרלים שצולמו באותו מטאוריט.


פורסם ב"גליליאו" 27, מרץ-אפריל 1998

יום רביעי, 22 באפריל 1998

ורוד זה יפה

מה משותף לדג הסלמון, השרימפ וחלמון הביצה?

 חוקרים במכון למדעי החיים ע"ש סילברמן גילה חיידק חדש בעל פוטנציאל ביוטכנולוגי ייחודי. החיידק החדש הוא מהסוג Paracoccus, וייחודו בכך שהוא מייצר את הצבע (הפיגמנט) הטבעי אסטקסנתין (astaxanthin) - חומר בעל שימושים רבים בתעשיות המזון, הקוסמטיקה והתרופות.

האסטקסנתין שייך לקבוצת חומרים הנקראים קרוטנואידים, משפחה של פיגמנטים טבעיים האחראים לגווני הצהוב, הכתום והאדום באורגניזמים רבים. לחומרים אלה יש תכונות של נוגדני חמצון (אנטי-אוקסידנטים) ועל-כן הם נחשבים כתוספי מזון בריאותיים. הידוע מביניהם הוא הבטא-קרוטן, שהוא המקור העיקרי לויטמין A.

האסטקסנתין הוא מרכיב חשוב בתזונה הטבעית של דגים רבים ובהם הסלמון, וכן של סרטני שרימפ ודגי נוי רבים, והוא שמקנה להם את הגוון הוורוד האופייני. בטבע מיוצר האסטקסנתין על ידי מיקרואורגניזמים ימיים שנאכלים על ידי בעלי חיים, ובסופו של דבר הוא מגיע בשרשרת המזון אל הדגים. רוב דגי הסלמון והפורל וסרטני השרימפ שמשווקים כיום בעולם גדלים באקווה קולטורה, שם הם ניזונים ממזון מרוכז. כדי להקנות להם את הצבע הוורוד האופייני יש להוסיף לדיאטה שלהם את האסטקסנתין.

בסקנדינביה, למשל, החלו להשתמש באסטקסנתין גם להזנת תרנגולות כדי לקבל ביצים שצבע חלמוניהן כתום כהה. לאסטקסנתין מייחסים תכונות פרוביוטיות היות ובניסויים נמצא שהוא מפחית את התדירות של התמרה סרטנית. כמו כן נמצא שהוא מגן מפני ניוון של מערכת הראייה בבני אדם.

אסטקסנתין טבעי מופק בכמות מוגבלת מצדפים או מאצות, אולם מחירו יקר ביותר. חברת הופמן לה-רוש משווייץ מייצרת אסטקסנתין סינתטי, שגם הוא יקר ביותר. יצרני הסלמון הנורווגים טוענים שכרבע ממחיר הייצור של הדג נזקף לטיפוח הצבע הוורוד שלו. אולם חסרונו העיקרי של הפיגמנט הסינתטי נובע מהמבנה המולקולרי שלו שאיננו טבעי. רק לאחרונה נאסר בשוודיה להאכיל בעלי חיים בחומרי צבע שאינם טבעיים.

החיידק החדש נתגלה במעבדתו של פרופ' יוסי הירשברג במחלקה לגנטיקה במכון למדעי החיים, והוא זוהה ואופיין בשיתוף עם פרופ' אהרן אורן מהמחלקה לאקולוגיה מיקרוביאלית. התברר שזהו מין חדש שלא היה מוכר לפני כן, והחוקרים קראו לו Paracoccus marcusii על שם פרופ' מנשה מרכוס (1937-1987) שהיה מנהל המחלקה לגנטיקה.

החיידק Paracoccus marcusii 

ד"ר מארק הארקר, מלגאי קרן גולדה מאיר העובד במעבדה של פרופ' הירשברג, חקר את תהליכי ייצור האסטקסנתין בחיידק, ומצא שהוא מצטבר בתגובה לתנאי עקה (Stress) סביבתיים. הגנים האחראים לייצור הפיגמנט שובטו וניתן היה להעביר אותם בשיטות של הנדסה גנטית לחיידק Escherichia coli כך שהאחרון החל לייצר אסטקסנתין.

אולם ההפתעה הגדול ביותר נכונה לחוקרים כאשר התברר שהאסטקסנתין שמיוצר על ידי P. marcusii מצטבר בתוך גופיפים קטנים שמופרשים אל מחוץ לתא של החיידק. זוהי תופעה ייחודית שלא נצפתה בעבר בחיידקים, ויש לה השלכות מרחיקות לכת על יכולת השימוש בחיידק על מנת לייצר אסטקסנתין. ניתן לגדל את החיידק, יצרן הפיגמנט, בתהליכי תסיסה בכמויות תעשייתיות. דרך מיצוי הפיגמנט פשוטה יחסית, שכן החיידק מפריש אותו למצע הגידול בצורת שלפוחיות שקל לאסוף אותן, וכך ניתן למצות את החומר בצורה טבעית וזולה מהחומר המסונתז. הוזלת החומר והפקתו בצורה הטבעית שלו תרחיב את השימוש בו ובעתיד יוכל לשמש גם בתעשיית הקוסמטיקה וכתוסף מזון. עם זאת מציינים החוקרים שתהליך הפיכת הממצא למוצר יישומי מחייבת עוד מחקר ופיתוח.

החוקרים סבורים שחיידק שמפריש חומרים ליפופיליים (שומניים) למצע הגידול בתוך חלקיקים "ארוזים" פותח פתח לשימושים ביוטכנולוגיים נוספים כדי לייצר חומרים יקרי ערך אחרים. מאמר על גילוי החיידק מתפרסם בימים אלה בכתב העת Journal of Bacteriological Systematics המפרסם גילוי חיידקים חדשים.

החיידק נשלח להפקדה באוסף חיידקים רשמי באירופה, על פי אמנת בודפשט המגבילה את השימוש המסחרי בחיידק למפקיד בלבד. חברת "יישום" - החברה לפיתוח המחקר של האוניברסיטה העברית - רשמה פטנט על תהליכי ייצור אסטקסנתין המבוססים על שימוש בחיידק החדש.

פרופ' יוסי הירשברג

פורסם ב"קו פנים" - ידיעון האוניברסיטה העברית בירושלים, אפריל 1998.

יום שישי, 17 באפריל 1998

דולי שלב ב - צבי עצמון


הכבשה המפורסמת דולי, שעליה דווח בהרחבה (ראו: ״אני והתא נשמההה את העולם׳׳) נבחרה על ידי כתב העת המדעי Science כפריצת הדרך המדעית החשובה בשנת 1997. 


דולי היא המקרה הראשון, והיחיד לפי שעה, שבו הצליחו מדענים לשכפל יונק בוגר. פריצת הדרך במקרה זה הייתה היכולת לבחור כבשה בוגרת, לבודד ממנה תא, ולהשתמש בגרעין התא, המכיל את החומר הגנטי, ליצירת עובר של כבשה נוספת הזהה מבחינה גנטית לכבשה המקורית. דולי היא למעשה מעין תאומה זהה של אמה. 

הפוחלץ של דולי במוזיאון הסקוטי הלאומי באדינבורו
Mike Pennington, Wikimedia commons

בעקבות דולי התעורר דיון ציבורי סוער בנוגע לניסיונות השכפול של בעלי־חיים והשלכותיהם, וכל מיני גופים ברחבי העולם שוקדים על ניסוח חוקים וקווים מנחים לפיקוח על ניסויים מסוג זה.

בינתיים התקדמו החוקרים במכון רוזלין בסקוטלנד בראשותו של יאן וילמוט (Wilmut) צעד נוסף, ויצרו שש כבשים טרנסגניות, כלומר, כבשים המכילות חומר גנטי ממקור זר, במקרה זה ממקור אנושי. הפעם השתמשו החוקרים בתאים ממקור עוברי, שמהם קל יותר לקבל כבשה בוגרת. לתאים אלו הם החדירו מקטע DNA שהכיל גן אנושי. לאחר שווידאו שהגן האנושי עבר איחוי לכרומוזום של תא הכבשה ונותר תקין, השתמשו החוקרים בתאים הטרנסגניים ליצירת כבשים בוגרות בטכניקה זהה לזו שבה יוצרה דולי.

הגן שהוחדר לכבשים לא נבחר באופן מקרי: ברבות מן המחלות הגנטיות אצל בני־אדם סיבת המחלה היא חלבון מסוים שאינו מתפקד או חסר לחלוטין בגוף. יש מקרים שבהם אפשר להתגבר על הבעיה באמצעות הזרקת החלבון התקין לחולים, אך לשם כך יש צורך לייצר כמות מספקת של החלבון המבוקש. 

אחת הדוגמאות למחלה כזו היא המופיליה (דממת), שבה חסר חלבון המכונה ״גורם קרישה IX״ המשתתף בתהליך קרישת הדם. במקרים קשים של המחלה, פציעה קלה ביותר עלולה לגרום לדימום מתמשך ולסכנת מוות. כיום מטופלים החולים בעזרת חלבון המופק בתהליך יקר מתרומות דם, שהן כידוע מצרך יקר ערך. טיפול זה אף חושף אותם לזיהומים שמקורם במנות דם נגועות.

לכבשים הטרנסגניות הוחדר אפוא הגן האנושי המקודד את גורם הקרישה IX. החוקרים ״הנדסו״ את הגן, כך שהחלבון המיוצר יופרש לחלב הכבשים. כל שנותר הוא לטפח עדר של כבשים כאלה, לחלוב אותן ולבודד את החלבון מתוך החלב. באופן זה אפשר לקבל כמות בלתי מוגבלת של חלבון, בעלות נמוכה ובלא סכנת זיהום. 

באופן עקרוני, אפשר ליישם גישה זו לייצור חלבונים אחרים לטיפול במגוון מחלות נוספות. בניסיונות דומים שנערכו בעבר החומר הדרוש התקבל ביעילות נמוכה, ובמקרים רבים פסק הגן המוחדר מלהיות פעיל מסיבות לא ידועות. התהליך החדש יעיל יותר, ומאפשר לוודא את תקינות הגן בתאים עוד לפני ״יצירת״ הכבשה. החוקרים מציעים לברור את הכבשה שבה מתקבלת רמת החלבון המרבית, ולשכפל אותה. כמו כן, בכוונתם לפגוע בגנים המקודדים את חלבוני החלב המקוריים בכבשה, כדי שהחלב שיתקבל יכיל בעיקר את החלבון הזר. בדרך זו יהיה תהליך ניקוי החלבון המבוקש קצר, פשוט וזול.

מחקר זה ממחיש היטב את כוחן של שיטות השכפול וההנדסה הגנטית, שעתידן עומד להיות מוכרע בימים אלו בוועדות מקצועיות ואתיות ברחבי העולם.


פורסם ב"גליליאו" 27, מרץ-אפריל 1998

יום שני, 6 באפריל 1998

אימת הכלבת - צבי עצמון


הכלבת, שנים ארוכות היתה בארץ רק בבחינת איום, אך לאחרונה גרמה למותם המיוסר של מספר בני אדם.

נגיף (וירוס) הכלבת מתרבה בתאי מוח של היונקים השונים. זמן הדגירה של הכלבת באדם ארוך - 4 שבועות ועד חצי שנה. הנגיף נחבא בתאי השריר של הנשוך, ואחר נע בתוך סיבי העצב לכיוון המוח. בזמן זה הוא נסתר מפני המערכת החיסונית, כך שזו אינה דואגת להתגונן מפניו.

זמן הדגירה הארוך הוא הבסיס לדרך הטיפול המיוחדת בנשוכים - מתן תרכיב חיסון פעיל, העשוי מנגיף כלבת מומת, לאחר ההדבקה; הכלבת היא המחלה היחידה עד כה בה נעשה חיסון פעיל לאחר ההדבקה! נוסף לתרכיב החיסון הפעיל, חשוב לרחוץ היטב את מקום הנשיכה, ולתת נוגדני־אדם מוכנים כנגד הנגיף (דהיינו - חיסון סביל). חיסון פעיל מונע, עוד בטרם נשיכה, ניתן לאנשים הנמצאים ברמת סיכון גבוהה, כמו למשל לווטרינרים.

אם לא נעשה טיפול יעיל ומהיר עלולה להופיע כלבת: צריבה בגרון, כאב ראש, חום ועווית שרירים הם הסימנים הראשונים. עווית של שרירי הבליעה למראה מים - החולה רוצה לשתות - היקנתה למחלה את שמה הלטיני - הידרופוביה (״אימת המים״). מי שהופיעו אצלו סימני הכלבת הוא למעשה חשוך־מרפא; המוות נגרם מדום לב או הפסקת הנשימה.

מאחר שנגיף הכלבת הוא בעל קשת פונדקאים כה נרחבת - למעשה כל בני מחלקת היונקים — קשה לחשוב על הדברה מוחלטת שלו. הקפדה על חיסון של חיות הבית הוא פתרון טוב אך לא מלא. אחד הפתרונות הבאים בחשבון הוא פיזור נרחב של נגיף מוחלש, במזון, לשם חיסונן הפעיל של חיות הבר.

File:Vac-lysvulpen.jpg
חיסון נגד כלבת בפתיון - לחיות בר
Izvora, Wikimedia commons


פורסם ב"גליליאו" 27, מרץ-אפריל 1998