מלריה היא אחת המחלות הזיהומיות הקשות בעולם. היא פוגעת במאות מיליוני אנשים, ומדי שנה מתים בעטיה כחצי מיליון בני-אדם, רובם ילדים במדינות טרופיות עניות. הטפיל שגורם את המחלה הוא אמן התחמקות שעובר מספר גלגולים, גם בחולה וגם ביתושה המעבירה אותו מאדם לאדם. בכל אחד מהגלגולים משנה הטפיל את פני השטח שלו, והופך למטרה נעה במהירות שמקשה על המערכת החיסונית ״להינעל״ עליו. אולם, לטפיל זה יש גם עקב אכילס – חלבון ייחודי הקרוי RH5 אשר מאפשר לו לעגון על תאי הדם האדומים של החולה ולפלוש אליהם. לפיכך, עיכוב של החלבון זה בולם את המחלה.
בשנים האחרונות, נעשה מאמץ לייצר את החלבון הזה בתצורה ובכמויות הגדולות הנחוצות כדי להשתמש בו כבתרכיב חיסון. אלא שבדומה לחלבוני חיסון ממחלות זיהומיות אחרות, גם RH5 הוא חלבון לא יציב, אשר מתפרק בטמפרטורה גבוהה, ואפשר להפיקו אך ורק במערכות תאיות מורכבות ויקרות. היות שחיסון נגד מלריה נדרש בעיקר במדינות עניות, שבהן אמצעי קירור אינם נגישים, ספק רב אם אפשר להשתמש ב-RH5 כבחיסון יעיל באזורים אלה.
כדי להתגבר על קושי זה החליטו תלמידת המחקר עדי גולדנצוייג וד"ר שראל פליישמן, מהמחלקה למדעים ביומולקולריים במכון ויצמן למדע, לשפר את יציבותו שלRH5 . כדי לעשות זאת פיתחה גולדנצוייג תוכנת מחשב חדשה לתכנון חלבוני חיסון ממחלות זיהומיות. היות שחלבונים אלה נתונים להתקפה מתמדת של המערכת החיסונית, הם משתנים במהירות בכל דור ודור. התוכנה של גולדנצוייג מנצלת את כל המידע הקיים בידינו ביחס לתצורות החלבון בטפילים שונים כדי לחשב מוטנט שיחזק את חלבון המטרה מבלי לפגוע בפעילותו. מסבירה גולדנצוייג: ״הטפיל משטה במערכת החיסון באמצעות צבירת מוטציות על פני חלבוני השטח שלו. וכך, באופן פרדוקסלי, ככל שהטפיל מצליח יותר לחמוק מהמערכת החיסונית, כך הוא נותן בידינו יותר רמזים שיאפשר לנו לייצר חיסון מלאכותי מוצלח״.
גולדנצוייג שלחה את החלבונים שהיא חישבה לקבוצת מחקר באוקספורד המתמחה בפיתוח חיסון למלריה, בראשות פרופ׳ מת׳יו היגינס ופרופ׳ סיימון דרייפר, והתוצאות המרשימות לא איחרו להגיע. בעוד שאת החלבון הטבעי אי-אפשר ליצור במערכות תאיות פשוטות וזולות, את החלבון שפיתחה אפשר ליצור בכמויות גדולות, ובכך להוזיל משמעותית את הפקת תרכיב החיסון. החלבון המתוכנן גם יציב בטמפרטורות של עד 50 מעלות צלזיוס, ובכך פותר את הבעיה המרכזית בשינוע ערכות החיסון במדינות טרופיות. וחשוב מכל, ניסויים בחיות הראו שאכן, החלבון מעורר תגובה חיסונית אשר מעכבת את הטפיל. מוסיף ד״ר פליישמן: ״השיטה שעדי פיתחה היא כללית לחלוטין. כלומר, הראינו שהיא מצליחה גם היכן שנכשלות שיטות אחרות בגלל תכונות המטרה (למשל, הטפיל). היות שֶקַל כל כך ליישם את השיטה, היא תוכל לסייע להילחם במחלות זיהומיות 'חדשות', שבדומה לזיקה ולאבולה נחוץ מענה מקיף ומהיר להן״.
באמצעות סדרת ניסויים חדשה מקווים המדענים לבחון אסטרטגיית פעולה אחרת נגד טפיל המלריה – שתתבסס על חסימה פיסית-כימית של חלבון העגינה הטפילי. חסימה זו עשויה להתבצע, למשל, באמצעות תכנון של חלבון מלאכותי שיקשור בחוזקה את חלבון RH5 – ובכך יבלום ישירות את ההדבקה.
תעלומת החלודה הירוקה
סלעי המשקע בכדור-הארץ אולי קשים כאבן, אך הברזל המצוי בהם היה בעבר חלק מתמיסת מי הים. כיצד הפך הברזל מחומר מומס למחצב קשיח? ד"ר איתי הלוי, וקבוצת המחקר שלו במחלקה למדעי כדור-הארץ וכוכבי-הלכת במכון ויצמן למדע, מעלים את ההשערה שה"חלודה" הקיימת במי האוקיינוסים, אשר שקעה לקרקעית הים לפני מיליארדי שנים, הייתה "חלודה ירוקה" – מינרל מבוסס על ברזל, שכיום הוא נדיר למדי – אך ייתכן שהיה נפוץ יותר בעבר.
ידוע שמימי האוקיינוסים הקדומים הכילו ברזל מומס, דבר המצביע על ריכוזים נמוכים מאוד של חמצן חופשי (O2) בכדור-הארץ באותם עידנים. שאם לא כן, הברזל והחמצן היו מגיבים זה עם זה, והיו יוצרים יחד תחמוצות ברזל – משקעים אדמדמים שכל מי שהשאיר זוג אופניים בגשם, מכיר היטב. כיום, אומר ד"ר הלוי, ברזל עובר מהיבשה למימי האוקיינוס כחלקיקי תחמוצת קטנטנים ובלתי-מסיסים, באמצעות מֵי הנהרות. אך יצירת משקעים בדרך זו יכלה להתחיל להתרחש רק לאחר שהצטבר מספיק חמצן חופשי באטמוספירה, דבר שאירע לפני כ-2.5 מיליארד שנה. לפני כן, כאשר נוכחות החמצן בסביבה הייתה דלה מאוד, היו האוקיינוסים עשירים בברזל. אלא שעם הזמן לא נותר הברזל המומס במים, אלא יצר תרכובות בלתי-מסיסות עם יסודות כימיים אחרים, ושקע לקרקעית האוקיינוס בתהליך הדרגתי שתוצאותיו הן היווצרות מחצבי הברזל המוּכרים לנו כיום.
האפשרות שתרכובות בלתי-מסיסות אלה היו המינרל המכונה "חלודה ירוקה" עלתה בדעתו של ד"ר הלוי בעת שעבד על מחקר הדוקטורט שלו, שבמסגרתו ניסה ליצור במעבדה את התנאים ששררו על כוכב-הלכת מאדים בשלבי קיומו המוקדמים, כולל משקעי הברזל האדומים-חלודים האופייניים שלו. "במערכת שיצרנו, נוצר חומר ירוק שלא זיהינו בתחילה, ובעקבות חשיפתו לאוויר הוא שינה במהירות את צבעו לכתום", הוא אומר. בניסויי המשך הוא גילה שהחומר הוא "חלודה ירוקה", מינרל נדיר מאוד כיום בכדור-הארץ, בשל זיקתו החזקה לחמצן: בתנאים הקיימים כיום על פני כדור-הארץ הופך המינרל במהירות לחלודה האדומה והמוּכרת. לעומת זאת, שיער ד"ר הלוי, בסביבה ענייה בחמצן בעידנים הקדומים הוא יכול היה להוות אמצעי מרכזי להובלת הברזל המומס ולהיווצרות תרכובות מוצקות אשר שקעו בתחתית הים.
תמיכה בסברה זו מגיעה מאיזור סוּלאוֶוזי (Sulawesi) שבאינדונזיה, שם נוצרת כיום "חלודה ירוקה" באגם מטאנו, שמימיו עשירים בברזל ועניים בחמצן – ובכך הם דומים למי האוקיינוסים של כדור-הארץ הקדום. כדי לבחון את האפשרויות שעלו מהניסויים ולעמוד על חשיבותם, יצרו ד"ר הלוי וחברי קבוצתו מערכת המדמה עד כמה שאפשר את התנאים ששררו באוקיינוס נטול-החמצן של עידן הפריקמבריום. ניסוייהם הראו, שלא רק שהמינרל "חלודה ירוקה" נוצר בתנאים אלו, אלא גם שאם מאפשרים לו, הוא עשוי להפוך עם הזמן למינרלים המוּכרים מתצורות ברזל מעידן הפריקמבריום, שהם תחמוצות נושאות-ברזל, פחמות (קרבונטים) וסיליקטים.
האם המינרל "חלודה ירוקה" יכול היה להיות המנגנון העיקרי של קיבוע ברזל והוצאתו מתמיסת מי הים הפריקמברית? ד"ר הלוי וחברי קבוצתו פיתחו מודלים לתיאור מחזור הברזל באוקיינוסים הקדומים של כדור-הארץ, כולל אפשרות היווצרותה של "חלודה ירוקה" ותחרות עם מינרלים מובילי-ברזל אחרים אל קרקעית הים. ניתוח תוצאות המודל מעלה את האפשרות, שאכן, למינרל זה היה תפקיד מרכזי במחזור הברזל בכדור-הארץ הקדום, והברזל ב"חלודה הירוקה" הפך עם הזמן למינרלים שאפשר למצוא בשכבות גיאולוגיות. "מובן שזו הייתה דרך אחת מבין כמה ליצירת מחצבי ברזל, בדיוק כפי שכיום יש כמה תהליכים המעורבים ביצירת משקעים באוקיינוסים", אומר ד"ר הלוי. "אבל למיטב הבנתנו, 'חלודה ירוקה', ככל הנראה, העבירה כמות נכבדה של ברזל למשקעים הקדומים ביותר שנוצרו בקרקעית האוקיינוסים".
סוד כוחו של התא הלבן
אחת החידות הגדולות הנוגעות לגוף החי קשורה בנדידת תאים: כיצד יכולים תאים מסוגים שונים לנוע בין אזורים בגוף, ולדלג בדרך מעל מכשולים וגדרות, כחלק מפעילות תקינה או פתולוגית? מחקר חדש של חוקרים ממכון ויצמן למדע שופך אור על סוגיה זו, באמצעות התמקדות בנדידה של תאי המערכת החיסונית בגוף. במחקר התגלה, כי תאי דם לבנים מסוגלים לפעור, באופן פעיל, חורים גדולים בדופן הפנימית של כלי הדם – בקוטר של מספר מיקרונים – במטרה להידחק דרך פתחים אלה ולהגיע אל אזורי דלקת.
פרופ' רונן אלון וחברי קבוצת המחקר שלו, מהמחלקה לאימונולוגיה במכון, גילו שתאי הדם הלבנים חודרים את ה"גדר החיה" של התאים אשר מצפים את כלי הדם (תאי אנדותל) באמצעות דחיפת הגרעינים שלהם בין תאים אלה או אף לתוכם, תוך פירוק השלד התוך-תאי שלהם ופעירת פתחים שדרכם הם משתחלים פנימה. פעילות זו מתאפשרת בין היתר הודות לכך שהגרעין – האברון הגדול והקשיח ביותר בתא החי – הוא רך וגמיש יותר בתאי דם לבנים, אך נוקשה מספיק כדי לפרוץ את החיץ של כלי הדם. המדענים, שביקשו להבין מנגנון זה, עקבו בזמן אמת ובמקביל אחר ההתנהגות של הגרעינים בתאי דם לבנים שונים, ואחר סיבי האקטין שמהם מורכב השלד של תאי האנדותל. החוקרים נעזרו לשם כך במיקרוסקופיה פלואורוסצנטית בשילוב עם מיקרוסקופיית אלקטרונים, תוך שיתוף פעולה עם ד"ר אוגניה קליין מהיחידה למיקרוסקופיה, וכן במערכות המדמות כלי דם במבחנה ובניסויי דימות בעכברים. המחקר, ששותפים לו גם תלמידי המחקר שגיא ברזילי ופרנצ'סקו רונקטו, והחוקר הבתר-דוקטוריאלי סאנדיפ קומר ידב, התקבל באחרונה לפרסום בכתב-העת המדעי Cell Reports.
מחקרים רבים מוקדשים למערכת היחסים בין תאי הדם הלבנים לבין תאי האנדותל. אולם, בעוד במחקרים קודמים, ובכלל זאת אלה של פרופ' אלון וצוות המחקר שלו, הושם הדגש בתפקיד הפעיל של תאי האנדותל, במחקר זה הופנה הזרקור לתאי הדם הלבנים, שהתברר כי הם שחקנים פעילים בתהליך הנדידה. כך למשל, התפיסה הרווחת בתחום זה הייתה, שתאי דם לבנים חודרים דרך דופן כלי הדם באמצעות מנגנוני כיווץ דמויי שרירים שמפעילים על עצמם תאי האנדותל, כדי לסייע לתאי הדם הלבנים להגיע לרקמת היעד. אך במחקר הנוכחי לא נמצאה עדות לכך. "החידוש כאן הוא בתפקיד האקטיבי של תאי החיסון בתהליך החצייה דרך כלי הדם", אומר פרופ' אלון. "רבים חשבו שתאי האנדותל מסייעים בתהליך זה, אולם אנחנו הראינו שהם אמנם מציגים תמרורי עצירה וחדירה לתאי הדם הלבנים המסוימים, אבל תאי החיסון הם אלה ש'עושים את העבודה' – ומפלסים בעצמם את המעבר".
כבר שני עשורים שבמעבדה של פרופ' אלון עוסקים במחקר של נדידת תאים חיסוניים שונים – מחקרים מהותיים לחקר מחלות זיהומיות ומחלות אוטו-אימוניות. כך למשל, במחקרים קודמים התגלה כי תאי דם לבנים מנווטים את דרכם מתוך זרם הדם לכיוון אתרי דלקת באמצעות "תמרורי יציאה" – אותות כימיים המסמנים את מקום הדלקת – וכי תאי הדם הלבנים מבססים את אחיזתם בדופן הפנימית של כלי הדם באמצעות עשרות "רגליים" קטנות המסייעות לזהות את "תמרורי היציאה" המוצגים על פני תאי האנדותל.
מעבר להבנה טובה ומדויקת יותר של דרך הפעולה של המערכת החיסונית, הממצאים במחקר זה יכולים לסייע בחקר מחלות סרטן. בעקבות המחקר עולה השאלה, האם תאי גרורה סרטניים יכולים לאמץ את דרך החדירה היעילה והמהירה של תאי דם לבנים מבעד לכלי דם, ואם כן – מתי ואיך. "למחקר יש השלכות חשובות על חקר תאים גרורתיים", אומר פרופ' אלון. "אנחנו משערים שמיעוטם של תאים אלו מסגל לעצמו מנגנונים דומיםלאלו שמשמשים את תאי החיסון.אם נבין איך הם עושים זאת, אולי נצליח לשבש גם את יכולתו של מיעוט זה לחצות כלי דם ולייסד גרורות".
1
כותרות היום - מבזקים
24/7
1
1
מערכת החדשות: 077-330-8993
פרשת השבוע
מפי הבחור ינון דהן היו' שבת קודש פרשת בהר בחוקותי כ"ו אייר התשפ"א
-1.png)
.png)
-1.png)
-12.png)
.jpg)
