חוקרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו מערכת הובלה ננו-מטרית שמנטרלת תאים סרטניים
חדשות
NEWS
מה מעניין אותך?
מחקר
22.11.2020
מערכת העריכה הגנטית שמחסלת תאים סרטניים
- רפואה ומדעי החיים
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. כעת, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הוכיחו שמערכת הקריספר יעילה מאוד גם בטיפול בסרטן גרורתי. החוקרים פיתחו טכנולוגיה חדישה - מערכת הובלה של ננו-חלקיקים חדשים מבוססי שומן (CRISPR-LNPs), אשר מובילים שליח גנטי (רנ״א שליח) המקודד לאנזים הקריספר Cas9 לתאי מטרה סרטניים – ומנטרלים אותם גנטית.
"מערכת הקריספר, המסוגלת לזהות ולשנות כל מקטע גנטי, יצרה מהפכה ביכולת שלנו לפגוע, לתקן ואפילו להחליף גנים באופן מותאם אישית." מסביר פרופ' פאר, "אבל לעומת השימוש הנרחב בקריספר במחקר, השימוש הקליני עוד נמצא בחיתוליו – שכן נדרשת מערכת הובלה נקודתית ובטוחה שתדע לפגוע אך ורק בתאי המטרה. מערכת ההובלה שפיתחנו מאפשרת לפגוע בדנ"א המאפשר לתאי הסרטן לשרוד. מדובר בטיפול חדשני לסוגי סרטן אגרסיביים, שאין להם טיפול יעיל כיום".
ללא תופעות לוואי או סכנה להתפרצות מחודשת
"זאת העבודה הראשונה בעולם שהוכיחה שאפשר להשתמש במערכת הקריספר לטיפול אפקטיבי בסרטן בחיה שלמה וביעילות גבוהה", אומר פרופ' פאר. "צריך להבין שזאת לא כימותרפיה. אין תופעות לוואי ואין סכנה להתפרצות מחודשת של התא הסרטני שעבר את הטיפול. המספריים המולקולריים של ה-Cas9 חתכו את הדנ"א של התא הסרטני, השביתו אותו והוא כבר לא מסוגל עוד להשתכפל".
המחקר המהפכני בוצע במעבדתו של פרופ' דן פאר, סגן הנשיא למחקר ופיתוח וראש המעבדה לננו-רפואה בבית הספר למחקר ביו-רפואי וחקר הסרטן ע"ש שמוניס, מהמרכז לננו-מדע וננוטכנולוגיה, והמרכז לחקר הביולוגיה של הסרטן באוניברסיטת תל אביב. המחקר נעשה בהובלת ד״ר דניאל רוזנבלום והדוקטורנטית אנה גוטקין, ובסיוע חוקרים נוספים מהמעבדה של פרופ' פאר יחד עם ד״ר דינורה פרידמן-מורבינסקי מביה״ס לביוכימיה, ביופיזיקה ונוירוביולוגיה באוניברסיטת תל אביב, ד"ר צבי כהן, ראש היחידה לנוירוכירורגיה אונקולוגית בבית החולים שיבא, ד״ר מרק בהלקי וצוותו מחברת IDT באיווה, ארה״ב ופרופ׳ ג׳ודי ליברמן מבית החולים לילדים בבוסטון ואוניברסיטת הרווארד. תוצאות המחקר פורץ הדרך, שמומן על ידי הקרן הישראלית לחקר הסרטן (ICRF), מתפרסמות היום בכתב העת היוקרתי Science Advances.
במסגרת המחקר, וכדי לבדוק את היתכנות הטכנולוגיה לטיפול בסרטן, פרופ' פאר וצוותו בחרו בשניים מהגידולים הקטלניים ביותר: סרטן מוח מסוג גליובלסטומה וסרטן שחלות גרורתי.
סרטן השחלות הוא אחת מהסיבות המובילות לתמותה בקרב נשים והסרטן הקטלני ביותר של מערכת הרבייה הנקבית. רוב החולות בסרטן השחלות מאובחנות בשלבים מתקדמים של המחלה, כאשר המחלה כבר שולחת גרורות לכל הגוף. למרות ההתקדמות שנעשתה בשנים האחרונות, רק כשליש מהחולות ישרדו את המחלה הקשה.
גליובלסטומה הוא סרטן המוח האלים ביותר, כאשר רוב החולים ימותו מהמחלה בתוך 15 חודשים מזמן האבחון, ורק 3% יחיו כעבור 5 שנים. החוקרים הוכיחו שבאמצעות טיפול בודד עם ה-CRISPR-LNPs ניתן להכפיל את זמן החיים הממוצע ולשפר בכ-30% את השרידות של עכברי מודל עם גידולי גליובלסטומה. הטיפול ב-CRISPR-LNPs בעכברות מודל של סרטן שחלות גרורתי שיפר ב-80% את שרידותן של העכברות.
פתח לטיפול במחלות נוספות
החוקרים מציינים שהמחקר החדש הוא ההדגמה הראשונה של שימוש במערכת הקריספר לטיפול בשני סרטנים אגרסיביים אלה, אבל הוא פותח הזדמנויות חדשות לטיפול גם בסוגי סרטן נוספים, במחלות גנטיות נדירות ובמחלות ויראליות כרוניות כמו מחלת האיידס. יצויין שטכנולוגיה דומה של mRNA משמשת לחיסוני קורונה על ידי מודרנה ופיזר (ביונטק).
"אנחנו רוצים להמשיך עכשיו לניסויים בסרטני דם, שהם מאוד מעניינים מבחינה גנטית, ובמחלות גנטיות כמו ניוון שרירים על שם דושן", אומר פרופ' פאר. "מן הסתם ייקח עוד זמן להביא את הטיפול החדש גם לבני אדם, אבל אנחנו אופטימיים. כל העולם הזה של תרופות מולקולריות המפעילות רנ"א שליח (שליחים גנטיים) נמצא בשיא פריחתו – וזאת לראייה שמרבית החיסונים לקורונה שעובדים עליהם כרגע מתבססים על העיקרון הזה. כשאנחנו דיברנו על טיפולי רנ"א שליח לפני 12 שנה, חשבו שזה מדע בדיוני. אני מאמין שבעתיד הקרוב נראה הרבה טיפולים מבוססי שליחים גנטיים למחלות גנטיות ולסרטן שבנויים על רפואה מותאמת אישית, ואנחנו כבר פועלים מול חברות וקרנות בינלאומיות באמצעות חברת רמות למסחור הטכנולוגיה של אוניברסיטת תל אביב, כדי להביא את בשורת העריכה הגנומית לבני אדם".
מחקר
11.11.2020
חורקות שיניים בגלל הקורונה
עלייה בתסמינים פיזיים המבטאים מתח וחרדה בתקופת הקורונה, בהם חריקת שיניים וכאבים בשרירי הפנים
- רפואה ומדעי החיים
מחקר חדש של בית הספר לרפואת שיניים בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר של אוניברסיטת תל אביב מצא כי בעקבות המצוקה והחרדה בסגר הראשון, חלה באוכלוסייה הכללית בישראל התגברות משמעותית של כאבים באזור הפנים והלסתות, בהם הידוק לסתות ביום וחריקת שיניים בלילה – תסמינים פיזיים שנובעים לעתים קרובות ממתח וחרדה.
המחקר נערך במהלך הסגר הראשון בהובלת ד"ר אלונה אמודי-פרלמן ופרופ' אילנה אלי מבית הספר לרפואת שיניים באוניברסיטת תל אביב, ובהשתתפות ד"ר ניר עוזיאל וד"ר אפרת גילון. במחקר השתתפו גם חוקרים מאוניברסיטת ורוצלב שבפולין, שבחנו את התגובה לקורונה באוכלוסייה הפולנית. המאמר פורסם בכתב העת Journal of Clinical Medicine באוקטובר 2020.
במסגרת עבודת המחקר שלהן, ד"ר אמודי-פרלמן ופרופ' אלי חוקרות את התחום של כאבי פנים ולסתות, עם דגש על תסמונת TMD - Temporo-Mandibular Disorders – כאבים כרוניים בשרירי הפנים ובמפרקי הלסת, ועל תסמונת הברוקסיזם - חריקה והידוק שיניים ולסתות בשינה ובערות - שעלולה לגרום נזק משמעותי לשיניים ולמפרקי הלסת. תסמונות אלו מושפעות מאוד מגורמים נפשיים כמו מתח וחרדה.
הסובלות העיקריות: נשים בגילאי 55-35
במסגרת זאת, במהלך הסגר הראשון החוקרים החליטו לבצע מחקר באוכלוסייה הכללית, שיבדוק את נוכחות התסמינים ואת החרפתם בעקבות מצב החירום הלאומי והתגברות רמות החרדה בקרב האוכלוסייה. השאלון כלל כ-1,800 משיבים בישראל ובפולין. בהשוואה לנתונים שמקובלים במחקרים שונים שבוצעו בימי שגרה נמצאה עלייה משמעותית בכל התסמינים:
בקרב כלל האוכלוסייה: השכיחות של תסמיני TMD עלתה מכ-35% בעבר ל-47% (עלייה של 12%) בתקופת הקורונה. שכיחותו של הידוק שיניים בשעות היום עלתה מכ-17% ל-32% (עלייה של 15%); וחריקת שיניים בלילה עלתה מכ-10% ל-36% (עלייה של 25%). בסך הכול נרשמה בישראל עלייה של 10%-25% בתסמינים אלה, המשקפים בין השאר מתח נפשי. אצל אנשים שסבלו מתסמינים אלה גם קודם לכן נרשמה עלייה של כ-15% בחומרתם.
החוקרים מצאו מתאם גבוה בין התסמינים לבין מגדר ורמת חרדה: נשים סובלות מהתסמינים הרבה יותר מגברים, ואנשים המצויים בחרדה נוטים לפתח אותם יותר מאלה שרמת החרדה שלהם פחותה.
חלוקת המשיבים לפי גילאים הניבה אף היא תוצאות מעניינות, כאשר קבוצת הגיל האמצעית (55-35) דיווחה על עלייה משמעותית הרבה יותר בתסמינים בהשוואה לקבוצה הצעירה (34-18) ולקבוצה המבוגרת (56 ומעלה). בשורה התחתונה, הקבוצה שסבלה יותר מכל מהתסמינים בימי הקורונה היו נשים בגיל האמצעי: 48% מהן סבלו מהתסמונת. 46% הידקו לסתות בשעות היום, וכ-50% חרקו שיניים בלילה.
בנוסף השוו החוקרים את הממצאים בישראל לתוצאות המחקר בפולין, ומצאו פער עצום: ההסתברות להופעת תסמיני TMD וברוקסיזם אצל המשיבים הפולנים הייתה גדולה בצורה משמעותית מההסתברות אצל הישראלים.
החוקרות ד"ר אמודי פרלמן ופרופ' אלי מסכמות: "המחקר שלנו, שנערך בתקופת הסגר הראשון, מצא עלייה משמעותית בתסמונות המוכרות של כאבים בפנים ובלסתות, הידוק וחריקת שיניים, שיכולות להוות ביטוי לחרדה ומצוקה נפשית. מצאנו שנשים מועדות יותר מגברים לסבול מהתסמינים, וכי גילאי 55-35 סבלו מהם יותר מהאוכלוסייה הצעירה (34-18) והמבוגרת (56 ומעלה). אנחנו סבורים כי הממצאים משקפים היטב את מצוקתם של בני דור הביניים, שהיו סגורים בבתיהם עם ילדים קטנים, ללא הסיוע הרגיל של סבים וסבתות, ובמקביל גם דאגו להוריהם המבוגרים, והתמודדו עם דאגות כלכליות ו/או עבודה מהבית בתנאים מורכבים".
מחקר
08.11.2020
בעקבות החומר האפל הקל (שקשה מאוד לגלות)
פיתוח טכנולוגי חדש יסייע בגילוי חלקיקי החומר האפל
- מדעים מדויקים
אחת מהתעלומות הגדולות שנותרו עדיין ללא מענה בפיזיקה של ימינו היא מהות החומר האפל. היה זה אייזיק ניוטון שהסביר לראשונה את כוח המשיכה המחזיק כוכבים בתנועה זה סביב זה. תורתו של ניוטון התפתחה והוכללה ליחסות הכללית שפיתח אלברט איינשטיין. אולם ניתוח של תצפיות אסטרונומיות בתנועת הגלקסיות והכוכבים לימד אותנו כי תיאוריות אלו אינן יכולות להסביר את התצפיות, אלא אם הרוב המוחלט של החומר ביקום והגורם המרכזי לכוח המשיכה אינו החומר הסטנדרטי שאנחנו מכירים היטב, אלא מה שקיבל את הכינוי חומר אפל (Dark Matter).
החומר האפל הוא ההסבר המקובל לכך שכוכבים לא בורחים מהגלקסיות שלהם. כמות החומר האפל ביקום הנדרשת כדי להסביר את התצפיות האסטרונומיות גדולה פי חמש יותר מהחומר הנראה שמורכב מאטומים מוכרים. במילים אחרות, הפיזיקה עדיין מחפשת את מה שמהווה למעלה מ- 80% מהיקום. למרות חיפושים בלתי נלאים במאיצי חלקיקים, בתצפיות אסטרונומיות ובגלאים ייעודיים, המדע טרם הצליח לפענח את זהותו החלקיקית של החומר אפל: מהי מסתו, אילו כוחות (בנוסף לכבידה) פועלים עליו, כיצד הוא מגיב עם החומר הנראה, וכיצד הוא נוצר ביקום המוקדם, לפני יותר מ-13 מיליארד שנה.
משימה בלתי אפשרית?
אחת הדרכים לחפש חומר אפל היא לטמון גלאים רגישים במיוחד בעומק האדמה, שלשם חלקיקי חומר אנרגטיים שמגיעים בקצב גבוה לכדור הארץ מהחלל, כמעט ואינם חודרים. על פי התיאוריה המקובלת, בשל סיבוב כדור הארץ סביב השמש וסיבוב השמש סביב מרכז הגלקסיה, אנו חולפים על פני מיליארדי חלקיקי חומר אפל בכל רגע נתון. אם חומר זה מגיב עם הגלאי אפילו רק בסבירות נמוכה מאוד, מדי פעם אחד מאותם חלקיקים אפלים יוכל ״לבעוט״ באחד מהחלקיקים המרכיבים את הגלאי, ולהעביר כמות מזערית של אנרגיה, אותה המדענים מנסים לאתר.
ככל שהחומר האפל קל יותר, כך כמות האנרגיה שהוא יכול להעביר קטנה יותר, והמשימה הופכת מקשה לבלתי אפשרית בשיטות גילוי אלו. מכאן, האתגר המרכזי הוא פיתוח גלאים רגישים במיוחד, אתגר המחייב פיתוח גישות חדשות לגילוי, המאפשרות רגישות שיא לאותות נמוכים ואפשרות להבחין בינם לבין סיגנלים מדומים.
טכנולוגיה בעלת רגישות גבוהה
עתה, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מעריכים כי פיתוח טכנולוגי חדש עשוי להביא לפריצת דרך בגילוי חלקיקי החומר האפל. לטכנולוגיה החדשה רגישות גבוהה ורעש רקע הנמוך ביותר שנמדד אי פעם בגלאי סיליקון, שעשוי לסייע בגילוי חלקיקי החומר האפל, שהמסה שלהם נמוכה מאוד וקשה מאוד לאתר אותם.
הטכנולוגיה פותחה על ידי חוקרים מישראל, מארה"ב ומארגנטינה. בקבוצת המחקר הישראלית חברים החוקרים: פרופ׳ תומר וולנסקי, ד״ר לירון ברק ופרופ׳ ארז עציון מבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר של אוניברסיטת תל אביב.
שלב חדש ומסעיר בחיפוש אחר החומר האפל
לפני כעשור הציע פרופ׳ תומר וולנסקי עם שותפים מארה"ב שיטה חדשה ורגישה במיוחד, הבוחנת את האינטראקציה של חומר אפל עם האלקטרונים – אותם חלקיקים תת-אטומים החגים סביב גרעיני האטום – ובכך מאפשרת את החיפוש אחר חומר אפל קל, שעד לאותו הזמן נחשב לבלתי ניתן לגילוי.
בעקבות הפיתוח הרעיוני, פותח לאחרונה גלאי חדש על ידי הקולבורציה הבינלאומית SENSEI, שבה שותפים גם החוקרים מאוניברסיטת תל אביב. הגלאי החדש, הנקרא Skipper-CCD, מאפשר לגלות את שחרורו של אלקטרון בודד מתוך טריליוני הטריליונים של האלקטרונים החגים בו. בחודשים האחרונים החלה התקנה של הגלאי במעבדה התת קרקעית, SNOLAB שבקנדה, ותוצאות ראשונות צפויות בשנה הבאה. הפיתוח מביא לשלב חדש ומסעיר בחיפוש אחר החומר האפל.
על פיתוח זה, זכה פרופ' תומר וולנסקי בפרס היוקרתי "פריצת דרך-אופקים חדשים בפיזיקה 2021" (Breakthrough Prize- The New Horizons in Physics Prize). הפרס הוענק על ידי קרן "פריצת דרך" (Breakthrough Prize), שנוסדה בשנת 2012 על ידי פילנתרופ המדע יורי מילנר, במטרה להוקיר תרומות משמעותיות לידע האנושי. הפרס מוענק מדי שנה לחוקרים בתחומי המתמטיקה, הפיזיקה ומדעי החיים.
