בשל אבחנה וטיפול שגויים: 1 מכל 4 ילדים שספגו חבלה קלה בראש עשוי לסבול מתסמונת כרונית שלאחר זעזוע מוח
חדשות
NEWS
מה מעניין אותך?
מחקר
23.03.2022
בדרך לשיפור הטיפול האימונותרפי
מחקר חדש שופך אור על מנגנון חשוב בהתכלות תאי דם לבנים
- רפואה ומדעי החיים
מערכת החיסון שלנו, ובפרט תאי הדם הלבנים, ממלאים תפקיד חשוב בהגנה על גופנו מפני מחלת הסרטן. אולם, כשהתאים האלה נחשפים לרכיבים מסוימים בגידול, תפקודם נפגע באופן קריטי והם למעשה מתכלים. מחקר חדש בשיתוף אוניברסיטת תל אביב, מנסה להבין מדוע בדיוק ההתכלות הזו מתרחשת וכיצד ניתן להשפיע עליה.
המעבדה למערכות אימונולוגיות בהובלת ד"ר אסף מדי והסטודנט שי דולברג מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, בשיתוף פעולה עם מעבדותיהם של דוד הפלר מאוניברסיטת ייל ו-ויג'יי קושרו מאוניברסיטת הרווארד, מיפו את תהליך השרשרת המלא האחראי להתכלות התאים הללו.
ד"ר מדי מסביר: "בתאי T, שהם סוג של תאי דם לבנים, קיים קולטן מסוים בשם קולטן קו-אינהיביטורי, שיש לו אורך חיים מסוים. ככל שאורך החיים הזה גדול יותר, כך המלחמה בזיהומים חיצוניים טובה יותר. עד היום היה ידוע שקיים מעין 'מחסום בידוק חיסוני' שיודע להתביית על הקולטנים הללו ולמנוע את ההתכלות שלהם. ההבנה הזו חוללה מהפכה בטיפול בסרטן, אך חולים רבים עדיין אינם מגיבים לתרופות המבוססות על מנגנון זה. מכאן נבעה החשיבות של הבנת המנגנון והמניעים להתכלות."
לכל גידול, מפרטים החוקרים, ישנה מיקרו-סביבה המקיפה אותו ומתקשרת איתו באמצעות ציטוקינים – מושג שנשמע פעמים רבות לאורך שנות הקורונה – אלה הם חלבונים קטנים שמהווים בסיס לתקשורת בין תאי מערכת החיסון ובין תאים השייכים לרקמות הגוף. המסד להבנת מושג המיקרו-סביבה הונח על ידי האימונולוג הישראלי הוותיק פרופ' יצחק ויץ מביה"ס שמוניס למחקר ביו רפואי וחקר הסרטן באוניברסיטת תל אביב.
בעבר, זיהו החוקרים סיגנלים הנוצרים במיקרו-סביבה של הגידול הסרטני, ואלה נמצאו כבעלי קשר לביטוי של תאי T ולקולטנים המדוברים. במחקר החדש מראים ומפענחים החוקרים את מנגנוני הוויסות של היווצרות הקולטנים הללו על ידי ציטוקינים בשם "אינטרפרון סוג 1".
קו ההגנה הראשונה של הגוף
ד"ר מדי מרחיב: "אינטרפרון סוג 1 מהווה קו ההגנה הראשונה של הגוף במאבקו בזיהום ויראלי, והשפעתו על תאי T נלמדה לעומק בהקשר של שפעול תאי T, שרידותם ותפקודם. אינטרפרון סוג 1 גם נוצר במהלך זיהום ויראלי כרוני, אוטו-אימוני וסרטני, וראיות מצטברות העלו כי הוא עשוי להיות בעל תפקודים חיסוניים מודולריים מעבר לתפקידו הרגיל בעת זיהום ויראלי חמור. לכן, חשוב מאוד להבין את ההשלכות הביולוגיות של אינטרפרון מסוג 1 על תאי T אנושיים ובהקשר של מחלות שאנו בני האדם נתקלים בהן.
במחקר החדש בחנו רשת גנים דינמית המורכבת מתאי T אנושיים ראשוניים המגיבים לאינטרפרון מסוג 1, תוך שימוש במספר שיטות אנליזה ביוכימיות מתקדמות. הרשת הזו חשפה את תפקידי האינטרפרון בוויסות ובהתבטאות הקולטנים".
על מנת לספק ראיה חותכת באשר להשפעת האינטרפרון על הקולטנים, ביצעו החוקרים ריצוף RNA של תא חי יחיד אשר נפגע מנגיף הקורונה, שם ראו כי המטען הוויראלי מקושר במידה רבה לחתימות שמשאיר האינטרפרון על תאי ה-T. ממצאים אלה שוחזרו גם בניסוי במעבדה, מחוץ לתא החי.
ד"ר מדי מסכם: "המחקר מספק תובנות ומסקנות מעניינות לגבי זיהוי נקודות התורפה בטיפול אימונותרפי לסרטן, מחלות מידבקות ואוטו-אימוניות, כך שאנו סבורים כי איכות הטיפול מסוג זה תוכל לעבור מקצה שיפורים באמצעות יישום המסקנות שהשגנו. מחקרים נוספים במטופלי קורונה אשר טופלו באינטרפרון עשויים גם לספק הצצה מעמיקה לרלוונטיות התפקודית של התגובה של תאי T לאינטרפרון במהלך ההדבקה, כך שטווח ההשפעה האפשרי של המחקר הוא בהחלט רחב ומבטיח".
מחקר
22.03.2022
איך נוצרים גלים בים?
חוקרים פיצחו את התעלומה המדעית באמצעות מודל תיאורטי
- הנדסה וטכנולוגיה
"הנה בא עוד גל גדול, זהירות רק לא ליפול", שר דני סנדרסון לכל הגולשות והגולשים בים. אחת מתופעות הטבע הנפוצות והמוכרות ביותר היא היווצרות של גלי ים על ידי רוחות ומשבי אוויר, אבל מסתבר שלמרות שהתופעה המוכרת נחקרת כבר כ-150 שנה - עד היום לא נמצא עדיין המודל המתמטי המושלם שיתאר את תהליך המנגנון במלואו ויאומת בניסוי. חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו מודל תאורטי חדשני וראשון מסוגו אשר שופך אור על התעלומה. המודל נועד להסביר את תהליך יצירת הגלים והוא נבחן בסדרת ניסויים מורכבים שבוצעו לאורך תקופה ארוכה. מסקנות המחקר פורץ הדרך יסייעו בפיתוח כלים לחיזוי אקלימי וליכולת ניבוי של תנועת מזהמים על פני המים.
אוסף של תדירויות
גלים מכניים ובכלל זה גלי מים, ניתנים לתיאור כאוסף של תדירויות, ממש כפי שניתן לפרוט מנגינה לתווים ולהרמוניות. המודלים הנפוצים ביותר כיום מתחשבים בגידול של הרמוניה בודדת, הבלתי יציבה ביותר, ומניחים שההתפתחות המרחבית שלה אחידה. המודל החדש שמציעים החוקרים מתחשב בכל ההרמוניות הבלתי יציבות ובמגבלות החלות עליהן, בהן מגבלת שבירה של הרמוניות תלולות מאוד, דעיכה הדרגתית כתוצאה מהסתרה של הרמוניות נמוכות על ידי גלים גבוהים יותר ומגבלת זמן התפתחות מרחבי. בכך, התאוריה החדשה מאפשרת לתאר את הסיטואציה הפיזיקלית באמינות גבוהה, בהשוואה למודלים הקודמים.
החוקרים שהובילו את המחקר הם פרופ' לב שמר וד"ר מיטל גבע ממעבדת גלי המים בבית הספר להנדסה מכנית שבפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי Physical Review Letters.
"התפתחות גלי רוח על פני המים היא תופעה מורכבת. אחת הסיבות להיעדר תאוריה כוללת של התהליך נובעת ממחסור בתוצאות ניסיוניות מפורטות. מדידות שדה גלים ורוח בים מוגבלות מאוד, בעיקר בשל חוסר היכולת לשלוט בתנאי הסביבה וקושי לבצע ניסויים בים הפתוח, אפילו בקרבת החוף", מסבירה ד"ר גבע. "במעבדת הגלים בבית הספר להנדסה מכנית קיימת מערכת ניסוי ייחודית ואוטונומית לבחינת האינטראקציה בין המים לרוח ומערכת זו מאפשרת איסוף של מידע מקיף על ההתנהגות במרחב ובזמן של פני המים תחת משטרי רוח שונים".
התגברו על הקושי התיאורטי
הבעייתיות המובנית בתורות הקודמות, ששימשו את החוקרים בתחום זה במשך כ-65 שנה, נובעת מההנחות הרבות עליהן הן התבססו וחוסר היכולת שלהן להתממש בצורה כמותית, מה שהגביל עד מאוד את יכולת החיזוי הפיזיקלית. החוקרים מוסיפים כי הקושי התאורטי שהיה קיים בפיתוח מודל שלם נבע מכך שבמים נוצרות צורות ותבניות דינמיות סבוכות שמגיבות אחת עם השנייה ומאופיינות במידה רבה של אקראיות בזמן ובמרחב התלת ממדי. כמו כן, מעורבים בבעיה שלל כוחות מכניים כמו כבידה, צמיגות ומתח פנים, ויש לקחת בחשבון את מעברי האנרגיה והתנע בין האוויר למים – סוגיה לא טריוויאלית כלל במכניקת הזורמים.
"במחקר זה אנחנו משתמשים לראשונה במשוואות מדויקות ובשיטות מקובלות מתחום המכניקה סטטיסטית על מנת לנתח את התהליכים האקראיים והלא-ליניאריים שמתרחשים בעת היווצרות הגלים. למעשה, המודל המוצע הוא היחיד שמאפשר תיאור בזמן ובמרחב של שדה הגלים החל ממצב של פני מים חלקים ועד למצב סופי הקבוע בזמן, וחשוב מכל – זהו המודל הראשון שאומת באופן מלא מול תוצאות ניסיוניות ומתאר את התהליך לא רק איכותית, אלא גם כמותית", מפרטת ד"ר גבע על המודל החדש ויישומיו.
לחזות את תנועת הזיהום בים
"היווצרות גלי רוח היא תוצאה של אינטראקציה הדדית בין האוקיינוס לאטמוספירה ולכן יש לתהליך השפעה מכרעת על מעבר מסה, תנע ואנרגיה בממשק פני המים. בהתבסס על כך, אנו סבורים כי התיאור המוצע הוא צעד חשוב בשיפור במודלים לחיזוי מזג אויר בטווח קצר ושינוי אקלימי בטווחי זמנים ארוכים יותר. כמו כן, הבנת האינטראקציה תאפשר הערכה של תנאי סביבה המשפיעים על החיים בים ויכולת ניבוי של תנועת מזהמים על פני המים. עם המסקנות מהמחקר ניתן ללכת צעד אחד קדימה בתחומים הללו, שחשיבותם הולכת וגוברת בעידן משבר האקלים בו אנו חיים. מעבר לכך, תמיד נהדר לפתור תעלומות במדע ואנחנו שמחים על התוצאות", מסכמת ד"ר גבע.
יצוין כי מעבדת גלי המים בראשות פרופ' לב שמר משמשת מזה שנים גם לאימות של מודלים מתחומי דעת נוספים בהנדסה ובפיזיקה, בהן מספר תגליות חדשות שפורסמו לאחרונה כגון מיקוד חושך בדומה למיקור קרני אור, וכן מוליך גלים מסוג חדש, שתיהן פרי עבודתו של פרופ' עדי אריה מבית הספר להנדסת חשמל.
ד"ר מיטל גבע ופרופ' לב שמר
מחקר
10.03.2022
כיצד גוף האדם אורז 2 מטר של DNA בתוך גרעין זעיר שכל גודלו כמה אלפיות המ"מ?
תגלית מדעית חדשה עשויה לפתור את התעלומה ולקדם פיתוח עתידי של טיפולים גנטיים חדשניים לסרטן ולמחלות גנטיות
- רפואה ומדעי החיים
שנים רבות שעולם המדע מנסה ללא הצלחה לפצח את החידה: כיצד גוף האדם מצליח לארוז 2 מטר של DNA בתוך גרעין זעיר שכל גודלו כמה אלפיות המ"מ. כעת מחקר פורץ דרך של חוקרים מאוניברסיטת תל אביב עשוי לקדם את המדע בצורה משמעותית לקראת פתרון התעלומה.
מממצאי המחקר שפורסם בכתב העת היוקרתי Molecular Cell עולה כי אבני בניין (בסיסים/נוקלאוטידים) מסוגים שונים בשרשרת ה-ד.נ.א מסתדרים באופן מדורג בתוך הגרעין – מהפריפריה אל המרכז, ובכך אזורים בעלי ריכוז גבוה של אבני בניין מסוג אחד נמצאים בפריפריה של הגרעין, וככול שמתקדמים למרכז הגרעין תכולת אבני הבניין משתנה באופן הדרגתי לאבני בניין אחרות. מכיוון שהגנים נמצאים לאורך הד.נ.א, אזי האופן המדורג שבו הד.נ.א מסודר בתוך הגרעין מפריד את הגנים לפי תכולת אבני הבניין שלהם וכך למעשה הד.נ.א נארז בתוך הגרעין הזעיר.
התגלית החשובה התבצעה על ידי הדוקטורנטים לונה תמר ואופיר המאירי מהמעבדה של פרופ' גיל אסט מהחוג לגנטיקה מולקולרית של האדם וביוכימיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב. המחקר נערך בשיתוף עם פרופ' רודד שרן מבית הספר למדעי המחשב באוניברסיטת תל אביב וכן חוקרים מאוניברסיטת בר אילן, מפורטוגל, מספרד, ומארה"ב. המאמר נבחר לשער של גיליון מרץ 2022 של כתב העת היוקרתי Molecular Cell.
לדברי פרופ' אסט, "בגופו של כל אחד מאתנו יש טריליוני תאים, ולכל תא יש גרעין שבתוכו ארוז הקוד הגנטי שלנו, רצף של מולקולות ד.נ.א שקיבלנו מהורינו –שאורכו כ-2 מטרים. ה-ד.נ.א מורכב מזיווגים של אבני בניין (בסיסים/נוקליאוטידים) המסומנות באותיות: G עם C ו-A עם T. בכל אזור של הד.נ.א יש חלוקה שונה של צמדי האותיות האלה. הממצאים שלנו מראים שבחלק החיצוני של הגרעין מסתדרים רצפי ד.נ.א אשר עשירים בצמדי הנוקליאוטידים A ו-T, וככל שמתקדמים למרכז הגרעין יש החלפה הדרגתית כך שבמרכז הגרעין שולטים רצפי ד.נ.א בהם יש עושר של צמדי G ו-C. הראינו שארגון זה קיים כמעט בכל התאים בגופנו. כמו כן הראינו שמיקומו של כל גן בגרעין משפיע על האופן שבו הגן מתבטא וכתוצאה מכך על עיבוד ה- ר.נ.א השליח (mRNA ) שנוצר מאותו גן. הבנת האופן שבו מסתדר החומר הגנטי בגרעין מאפשר לנו להעריך כי רצף מולקולות ה-ד.נ.א מתארגן בתוך הגרעין כך שגנים שהתוצרים שלהם מעובדים על ידי מנגנון אחד יהיו במקום שונה בגרעין מגנים אחרים בעלי מנגנון אחר. אנו סבורים שהבנה זו תתרום תרומה משמעותית לפיתוח טיפולים גנטיים למחלות תורשתיות ולסרטן."
גנים מהמרכז וגנים מהפריפריה
פרופ' אסט מסביר שלאורך ה-ד.נ.א פזורים אזורי הפעלה – הלא הם הגנים. שעתוק ה-ד.נ.א למולקולות ר.נ.א שליח המתורגמים לחלבונים המבצעים פעולות שונות בגופנו (כך לדוגמה, החיסון שהוזרק לרובנו נגד וירוס הקורונה מורכב ממולקולות ר.נ.א שליח של הנגיף שמתורגם בגופנו לחלבון הספייק הידוע, זה גרם למערכת החיסון לזהות אותו ולהילחם בו במקרה של הדבקה). המבנה של מולקולת ר.נ.א שליח דומה לרכבת, כאשר כל 'קרון', המכונה אקסון, נושא בתוכו מידע גנטי שונה, ובין 'הקרונות' מחברים כבלים באורך משתנה. ה-ר.נ.א שליח מופעל באמצעות תהליך המכונה שחבור ((splicing, שבו 'הקרונות' נצמדים זה לזה, ואז נגזר הכבל המחבר ביניהם.
במסגרת המחקר, ששילב בין שיטות חישוביות של ביו-אינפורמטיקה לבין ניסויים ביולוגיים 'רטובים', זוהה הבדל משמעותי, בריכוז אבני הבניין, בין גנים הממוקמים במרכז הגרעין לבין גנים שנמצאים בפריפריה. עוד נמצא כי שוני זה גורם גם לשוני באופי המוטציות שמובילות למחלות גנטיות וסרטן ובאופן בו הן משפיעות על מולקולות ה-ר.נ.א שליח: במוטציות שנוצרות בגנים שבפריפריה תהליך השחבור מדלג על 'קרון', ומחבר בין זה שלפניו לזה שאחריו, ולעומת זאת מוטציות בגנים שבמרכז הגרעין גורמות לכך שאחד הכבלים המחברים את 'הקרונות' אינו נגזר. בשני המקרים, ה-ר.נ.א שליח מתורגם לחלבון משובש לחלוטין שאינו מבצע את תפקידו כראוי, ולכן מעורב ביצירת מחלה.
בנוסף סבורים החוקרים שהתגלית עשויה לקדם משמעותית שיטות חדשניות של טיפולים גנטיים-מולקולריים לסרטן ולמחלות גנטיות. התגלית עשויה לייעל ולהאיץ פיתוח של תרופות בטכנולוגיה הקרויה "תרפייה בעזרת מולקולת אנטי-סנס" (antisense therapy שנועדה לתקן מוטציות על ידי חסימת אזורים משובשים בחומר הגנטי בפרט ב-ר.נ.א השליח (mRNA). שיטה זו כבר קצרה הצלחות חשובות, לדוגמה בטיפול במחלה הגנטית SMA שגורמת לניוון שרירים עד כדי שיתוק. כיום תהליך הפיתוח עבור כל מחלה בנפרד הוא ארוך ומורכב, והתגלית החדשה עשויה להאיץ אותו משמעותית.
לשים את "הפלסטר" במיקום הנכון
פרופ' אסט: "הממצאים שלנו תורמים תרומה חשובה להבנת האופן שבו ה-ד.נ.א נארז בגרעין התא, כאשר אזורים עשירים באבני בניין A ו-T ממוקמים בפריפריה, ואילו אלה העשירים ב-C ו-G נמצאים במרכז. אנו סבורים שההפרדה ההדרגתית בין שני סוגי הרצפים בתוך הגרעין נגרמת על ידי תופעות של משיכה ודחייה בין מטענים חשמליים בתוכם, ובמחקרי המשך נעסוק בסוגיה זו.
בנוסף תורמת התגלית שלנו גם לפיתוח עתידי של טיפולים גנטיים חדשניים לסרטן ולמחלות גנטיות. מדובר בשיטה בעלת פוטנציאל עצום, שכבר קצרה הצלחות מעודדות – לדוגמה בטיפול במחלה הגנטית SMA שגורמת לניוון שרירים עד כדי שיתוק. במסגרת השיטה מייצרים מעין 'פלסטר' שחודר לגרעין התא ומתמקם במדויק באתר המשובש ב- .ר.נ.א שליח וכך הוא חוסם את הפעילות המשובשת של הגן, ולמעשה מתקן את המוטציה. עד היום פותחו תרופות מסוג זה בהליך ממושך של 'ניסוי וטעיה' עד שנמצא המקום הנכון ב-ר.נ.א שליח להניח את 'הפלסטר'. הממצאים שלנו מכוונים את מפתחי התרופות להניח כל 'פלסטר' באופן יעיל ומדויק הרבה יותר: במרכז הגרעין נדרשת חסימה של "קרונות", ואילו בפריפריה דרושים 'פלסטרים' שחוסמים את "הכבלים" דווקא. כעת אנחנו ממשיכים לפתח כלים שיאפשרו פיתוח מהיר של 'הפלסטר' הנכון עבור כל מחלה."
