מחקרים

RESEARCH

מה מעניין אותך?

כל הנושאים
אמנויות
הנדסה וטכנולוגיה
חברה
מדעים מדויקים
ניהול ומשפט
סביבה
רוח
רפואה ומדעי החיים

לובי מחקרים

בחר את סוג הלובי: 
מחקרים

מחקר

12.02.2020
הסוד שהסתתר בזנב הדינוזאור

מחלה נדירה שפוגעת בבני אדם נתגלתה בשרידים של דינוזאור

  • רפואה ומדעי החיים

חשיפת שרידי דינוזאור היא תמיד אירוע מרגש. אבל ההפתעה שציפתה לחוקרים בין חוליות הזנב של דינוזאור צעיר, שחי בערבות קנדה לפני יותר מ-60 מיליון שנה, הייתה מסעירה במיוחד. מדובר בעדויות למחלה נדירה שמופיעה גם היום, בעיקר אצל ילדים צעירים. למחקר תרומה חשובה לתחום הרפואה האבולוציונית.

 

מה בחלל שבתוך חוליית הזנב?

"הכל החל כשחוקרים גילו מופע חריג בחוליות זנב מאובנות של דינוזאור צעיר, שחי באזור דרום אלברטה שבקנדה לפני למעלה מ-60 מיליון שנה. מדובר בדינוזאור מקבוצת ההדרוזאורים, המכונים גם 'בעלי מקור ברווז', אוכלי עשב שהיו נפוצים בעולם לפני 80-66 מיליון שנה", מסבירה ד"ר הילה מאי מהמחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר וממרכז דן דוד לחקר תולדות האדם. "בשתיים מחוליות הזנב של הדינוזאור נמצאו חללים גדולים, אשר צורתם מעידה כי נוצרו על ידי גידול".

 

חוליות הזנב של הדינוזאור נשלחו למכון שמוניס לאנתרופולוגיה שבמרכז דן דוד, השוכן במוזיאון הטבע ע"ש שטיינהרדט, לשם סריקה במכשיר מיקרו-CT מתקדם שנמצא במקום. קבוצת חוקרים בהובלתה של ד"ר מאי, זיהו את החללים כגידול שפיר מסוג LCH (היסטיוציטוזיס של תאי לנגרהנס). גידול זה הינו מחלה נדירה המופיעה גם היום בבני אדם כגידול שפיר בעצמות, בעיקר בילדים מתחת לגיל 10, ועלולה לגרום לכאבים. במקרים רבים הגידול נעלם מעצמו, ללא צורך בהתערבות כירורגית.

 

המחלה ששרדה 60 מיליון שנה

"המיקרו-CT מייצר דימות ברזולוציה גבוהה ביותר, עד לרמה של מיקרונים ספורים," מסבירה ד"ר מאי. "במחקר הנוכחי סרקנו באמצעותו את חוליות הדינוזאור, ויצרנו שחזור תלת-ממדי ממוחשב של הגידול ושל כלי הדם שהזינו אותו. הדימות אישש את הסברה שמדובר במחלת הLCH-. זו הפעם הראשונה שמחלה זו זוהתה בדינוזאור, והממצאים המפתיעים מעידים כי המחלה אינה ייחודית לבני אדם, ושהיא שרדה לאורך האבולוציה, מדינוזאורים ועד בני אדם, במשך למעלה מ-60 מיליון שנה".

 

במחקר השתתפו פרופ' ברוס רוטשילד מאוניברסיטת אינדיאנה ארה"ב, פרופ' פרנק רולי מאוניברסיטת ציריך בשווייץ ודארן טאנקה מהמוזיאון המלכותי לפליאונטולוגיה בקנדה. המאמר התפרסם בכתב העת Scientific Reports.

 

"למחקרים מסוג זה, המתאפשרים כיום הודות לטכנולוגיה החדשנית, יש תרומה חשובה ומעניינת לרפואה האבולוציונית, שחוקרת את התפתחותן והתנהגותן של מחלות בממד הזמן", אומר פרופ' ישראל הרשקוביץ, מבית הספר לרפואה וממרכז דן דוד, שחקר בעבר גידולים ממאירים בדינוזאורים מתקופת היורה וסייע לחוקרים בזיהוי המחלה, ומסכם "החוקרים בתחום מנסים להבין מדוע מחלות מסוימות שורדות לאורך האבולוציה, במטרה לפענח מה גורם להן ולפתח דרכים חדשות ויעילות להתמודד איתן היום".

מחקר

05.02.2020
כשהפגם הופך ליתרון: חוקרים יצרו שיטה לשיבוש מבנה של חומרים לפי דרישה

הטכנולוגיה החדשה עשויה לסייע בין היתר בהגנה על אזורים רגישים במצבים של פגיעה מכנית – כמו למשל רכב המעורב בתאונה

  • הנדסה וטכנולוגיה

 

"כולנו מבינים באופן אינטואיטיבי את ההבדל בין גיליון נייר שטוח לבין אותו גיליון, כשאנו מקמטים אותו והופכים אותו לכדור", מסביר פרופ' שוקף מבית הספר להנדסה מכנית. "הדף הוא שטוח וגמיש, ואילו הכדור מקומט וקשיח. במילים אחרות, הכדור הוא מטא-חומר מכני – חומר שתכונותיו המכניות השתנו בעקבות שינוי צורה." אז למה שלא "נקמט" את החומר באופן שיהפוך אותו לגמיש ועמיד בפני פגיעות?

 

חוקרים בהובלת פרופ' יאיר שוקף פיתחו שיטה חדשה לתכנון מטא-חומרים מכניים ולשליטה בתכונותיהם – באמצעות השתלה יזומה של פגמים מבניים בחומר. השיטה עשויה לשמש מהנדסים ומתכננים מתחומים רבים – מתעופה ורכב ועד לאריזות חכמות. המחקר בוצע בשיתוף עם חוקרים במכון AMOLF באמסטרדם ובאוניברסיטת ליידן בהולנד, והתפרסם בכתב העת .Nature Physics

 

הפגמים שעושים את ההבדל

"חיפשנו שיטה שתאפשר לנו לשנות את הצורה והמבנה הפנימי של חומר באופן מבוקר, כדי ליצור מטא-חומר עם תכונות מכניות רצויות. לשם כך שתלנו פגמים במערך של אבני הבניין המרכיבות את המטא-חומר שיצרנו." מסביר פרופ' שוקף.

 

לשבש את שלמות הפאזל

בשלב הראשון תכננו החוקרים מודל של חומר נטול פגמים: מבנה שטוח העשוי מאבני בניין משולשות היוצרות שקעים ובליטות, שמתחברות זו לזו כמו פאזל – בליטה בתוך שקע.

 

בשלב השני הם יצרו במודל פגם מבני: הם סובבו שורה של אבני בניין, כך שהן לא יתחברו עוד באופן הרמוני לחלקים בשורות הסמוכות. "פגם כזה מכונה פגם גלובלי או פגם טופולוגי", אומר פרופ' שוקף.

 

המודל 'הפגום' הוזן למדפסת תלת-מימד, שהדפיסה אותו בחומר ממשי. לדברי פרופ' שוקף, "תוצר ההדפסה היה מטא-חומר מכני חדשני – הראשון שנוצר אי-פעם שיש לו התנהגות א-סימטרית." בניגוד לחומר המושלם, נטול הפגמים, שהוא רך מכל צדדיו, המטא-חומר הפגום הוא רך בצדו האחד וקשיח בצד השני. יותר מכך, כשמחליפים צדדים, לוחצים על צדו האחד ומושכים בצד השני, המצב מתהפך: חלקים קשיחים הופכים לרכים, ולהפך.

 

שינוי במבנה החומר על פי דרישה

"במחקר שלנו פיתחנו פלטפורמה חדשנית לתכנון מטא-חומרים מכניים, שעשויים להתאים למגוון רחב של תחומים ושימושים", מסכם פרופ' שוקף. "הפלטפורמה מתבססת על שתילת פגמים יזומים במערך הפנימי של אבני הבניין, והיא מאפשרת ליצור באופן מבוקר מטא-חומר בעל תכונות מכניות חדשות, על פי דרישה. כך לדוגמה ניתן לתכנן מעטפת למערכות טכנולוגיות שתנתב כל מכה מכנית לאזורים עמידים, ותמנע פגיעה ברכיבים אלקטרוניים עדינים; ריפוד חכם לכוסות שבירות; רכב שבמקרה של תאונה מנתב את כוחות המעיכה הרחק מהנוסעים; ואף 'מלקחיים' ננומטריים שמעבירים כוח מכני מצדם האחד לצדם האחר כדי ללכוד חלקיקים זעירים."

 

מחקר

03.02.2020
בעקבות תעלומת המקדש הקדום בתל מוצא

ממצאים בתל מוצא הסמוך לירושלים מעידים על מקדש מימי בית המקדש הראשון, שדומה מאוד למקדש שלמה המתואר במקרא

  • רוח

ארכיאולוגים מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום ע"ש יעקב מ. אלקוב, בהובלת פרופ' עודד ליפשיץ והדוקטורנטית שועה קיסילביץ, ארכיאולוגית ברשות העתיקות, ממשיכים בחשיפתו של מקדש ייחודי מימי בית המקדש הראשון בתל מוצא הסמוך לירושלים. מכלול המקדש, שהוא היחיד מסוגו שנמצא עד כה בתחומן של ממלכות ישראל ויהודה, דומה בפרטים רבים למקדש שבנה שלמה המלך, המתואר בפירוט רב במלכים א' פרק ו'. לדברי החוקרים האתר תורם רבות להבנת תקופת בית ראשון ולהשוואה בין הממצאים הארכיאולוגיים, כאן ובאתרים אחרים, לבין המסופר בתנ"ך. המאמר פורסם בכתב העת Biblical Archaeology Review .

 

מרכז כלכלי ומנהלי חשוב

"החפירה בתל מוצא החלה בשנת 1993, כחפירת הצלה של רשות העתיקות - לקראת בניית קטע כביש שיחליף את סיבוב מוצא בכביש 1," מספרת קיסילביץ. "חפירות הצלה נוספות בוצעו בשנים 2002, 2003 ו-2012-13. חפירות אלה חשפו במקום אתר חשוב, שהתקופה הדומיננטית המיוצגת בו היא ימי בית המקדש הראשון – מהמאה ה-10 עד תחילת המאה ה-6 לפני הספירה (תקופת הברזל 2). הממצאים מעידים כי היה כאן מרכז כלכלי ומנהלי חשוב של עמק מוצא הפורה, עם עשרות ממגורות ושני מחסנים גדולים לאחסון תבואה."

 

"במרכז האתר נחשף מכלול מקדש מונומנטלי מטיפוס 'המקדש הצפון-סורי' שתוכניתו אופיינית למזרח הקדום. בין היתר התגלו במקום מזבח להקרבת קורבנות, שולחן להנחת מנחות וכלי פולחן רבים – ביניהם צלמיות חרס דמויות אדם ודמויות סוסים וכן פולחן גדול ומעוטר. המקדש במוצא הוא מכלול המקדש היחיד מטיפוס זה שהתגלה עד כה בתחומי ממלכות יהודה וישראל. תוכניתו האדריכלית והעיטורים המעטרים את חפצי הפולחן דומים לאלה המיוחסים למקדש שלמה בירושלים, ואשר מתוארים בפירוט בספר מלכים א' פרק ו'."

 

ממצא חסר תקדים

במרץ 2019, לאחר סיום בנייתו של הגשר המוביל לירושלים והסרת מילויי החול שכיסו את האתר בעת הבניה, שבו הארכיאולוגים לתל מוצא – מעתה כחפירה אקדמית של אוניברסיטת תל אביב. "החפירות בעונה זו היו מאוד ממוקדות, והמטרה הייתה כפולה: ראשית, להמשיך לחשוף את מבנה המקדש, ושנית, להיעזר בטכנולוגיות מדעיות מתקדמות כדי לקדם את הבנת האתר," אומרת קיסילביץ. "מצאנו שאורכו של המבנה היה לפחות 21 מטר, וגילינו כי מתחת לרצפת חצר המקדש קיימים שרידים של מבנה פולחן נוסף, ככל  הנראה מהמאה ה-10 לפנה"ס."

 

החוקרים מציינים כי מכלול המקדש, על שכבותיו השונות, מהווה ממצא חסר תקדים בארכיאולוגיה של ארץ ישראל: מבני פולחן שהוקמו בתחילת תקופת הברזל 2,  ומקדש שהמשיך להתקיים לאורך מרבית ימי הבית הראשון, במקביל למקדש שלמה בירושלים. לפיכך האתר תורם רבות להבנת התפתחות הפולחן ביהודה, וכן להבנת תהליך התגבשותה של ממלכת יהודה.

 

במהלך החפירה דגמו החוקרים חומרים מארבע שכבות שנחשפו בחתך בצד המזרחי של המקדש, ושלחו אותם לבדיקה באמצעות טכנולוגיות שונות: OSL – שיטה פיסיקלית לתיארוך דגימות עפר; בדיקות פחמן 14 לתיארוך חומרים אורגניים; וטכניקות של מיקרו-ארכיאולוגיה הנעזרות במיקרוסקופים, בקרני אינפרה-אדום ובמכשירים מדעיים נוספים כדי לחשוף את הנסתר מן העין בממצאים הארכיאולוגיים. "תוצאות הבדיקות יספקו לנו מידע רב על המקדש," אומרת קיסילביץ. "בין היתר אנו מקווים שהן יסייעו לנו לדייק את תאריכי השכבות השונות, לברר אם המבנה ניטש לפרק זמן כלשהו, ולשחזר את אופי הפעילויות שהתרחשו בחצר המקדש. מכיוון שמרבית הפעילות הפולחנית התרחשה בחצר, בעוד מבנה המקדש עצמו היה נגיש רק לכוהנים, אנחנו מקווים שחפירה נוספת באזור זה תחשוף חפצי פולחן נוספים."

 

צלמית סוס (צילום: קלרה עמית, רשות העתיקות)

 

מי הקים את המקדש ומתי?

"לממצאי החפירה בתל מוצא, בעבר, בהווה ובעתיד, יש חשיבות רבה להבנת תקופת בית המקדש הראשון, ולהשוואה בין הממצאים הארכיאולוגיים לבין המקרא," מסכם פרופ' ליפשיץ. "עצם הימצאותו של מקדש הדומה למקדש שלמה במרחק קילומטרים ספורים מירושלים מעלה תהיות רבות, שכן הטקסט המקראי רצוף במאבקים באתרי פולחן מחוץ לירושלים, ואף קובע במפורש כי יש לעבוד את אלוהי ישראל אך ורק במקדש שבירושלים. יתרה מכך, ספרי מלכים ב' ודברי הימים ב' מספרים על שתי רפורמות דתיות שעסקו בדיוק בנקודה זו: הרפורמה של המלך חזקיהו בסוף המאה ה-8 לפנה"ס והרפורמה הקיצונית יותר של המלך יאשיהו, שהרס את כל אתרי הפולחן שמחוץ לירושלים בסוף המאה ה-7."

 

"אנחנו מקווים שהממצאים שלנו יסייעו לנו לענות על מגוון שאלות מסקרנות: מי הקים את המקדש במוצא ומתי? איזה פולחן התקיים בו בזמנים שונים? מה היה היחס בין הקהילה שסביב המקדש במוצא לקהילה שסביב המקדש בירושלים? האם כהני המקדש במוצא קיבלו על עצמם בשלב כלשהו את עליונותם של הכהנים והשליטים של המקדש בירושלים, ואם כן, מתי זה קרה? האם שרד המקדש במוצא את הרפורמות הדתיות של חזקיהו ויאשיהו, והאם הוא המשיך לפעול עד חורבן ממלכת יהודה בידי הבבלים בשנת 586 לפנה"ס?"

 

בשלב זה מתוכננות שתי עונות חפירה נוספות בתל מוצא, באביב 2020 ובאביב 2021, בהשתתפות סטודנטים וחוקרים מרחבי העולם, ובעיקר מישראל, מגרמניה, מצ'כיה ומארה"ב. החוקרים בטוחים שהרבה תגליות מרעישות עוד ממתינות להם באתר הייחודי שלא מפסיק להפתיע.

 

 

מחקר

27.01.2020
"איברים על שבב" – העתיד החדש של פיתוח התרופות

מערכת חדשנית המחברת בין מספר איברים-על-שבב סוללת את הדרך למהפכה בפיתוח תרופות

  • הנדסה וטכנולוגיה

חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הצליחו לפתח מערכת חדשנית המחברת בין מספר איברים-על-שבב, ומדמה את פעולתן של מערכות שלמות בגוף האדם. השיטה החדשנית עשויה לחולל מהפכה של ממש בתהליך של פיתוח תרופות, שאורך כיום שנים ארוכות ועולה כסף רב, ולמרות זאת יעילותו חלקית ביותר. יתרון אפשרי נוסף של הטכנולוגיה החדשה הוא מניעת הבעיות האתיות הכרוכות בניסויים בבעלי חיים.

 

המחקרים בוצעו בשיתוף עם אוניברסיטת הרווארד, ובהשתתפות 57 חוקרים ממוסדות מחקר ומחברות לפיתוח תרופות בעולם. שני המאמרים פורסמו בכתב העת Nature Biomedical Engineering בינואר 2020.

 

"פיתוח תרופות כרוך היום בתהליך שאורך 20-10 שנה, ועולה כ-2-1 מיליארד דולר לתרופה," מסביר ד"ר בן מעוז מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית ומבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, שנמנה על מובילי הפרויקט הבינלאומי. "מתוכו, כ-6-3 שנים מוקדשות לניסויים בתרביות ובבעלי חיים, ועוד כ-8-6 שנים מוקדשות לניסויים קליניים בבני אדם. ולאחר כל המאמץ וההשקעה, מסתבר שהתהליך אינו יעיל: כ-90-60% מהתרופות שמיטיבות עם בעלי חיים נכשלות בבני אדם. מצב זה גורם לחוקרים בכל העולם לחפש הליכים חלופיים לפיתוח תרופות. אחת הטכנולוגיות בעלות הפוטנציאל הגדול ביותר בתחום היא OOC (Organ-on-a-Chip), או בעברית 'איבר-על-שבב." במסגרת השיטה, שפותחה לראשונה ב-2010 באוניברסיטת הרווארד, משתמשים המדענים בתאים מאיבר אנושי מסוים – לב, מוח, כליה, ריאות וכדומה, ובעזרת טכניקות של הנדסת רקמות מניחים אותם במחסנית מפלסטיק – הלא היא השבב.

 

הכי קרוב שיש לאיבר האנושי

בשנים האחרונות פותח בעולם מגוון רחב של 'איברים-על-שבב' המתפקדים כמו האיבר האנושי עצמו.  ד"ר מעוז פיתח לפני כשנתיים איבר-על-שבב המחקה את פעולתו של מחסום הדם-מוח, ובמקומות אחרים פותחו שבבים של לב, כליות, מעיים ועוד. בפרויקט הנוכחי פותחה לראשונה מערכת שמסוגלת לחבר בין השבבים השונים, ומאפשרת לדמות את פעולתן של מערכות שלמות בגוף האדם, ואת תגובתן לתרופות ניסיוניות המוזנות למערכת.

 

המערכת פותחה ונבחנה בשני מחקרים: במחקר הראשון פיתחו החוקרים מערכת רובוטית אוטומטית שיכולה לחבר באופן פשוט ומודולרי בין שבבים של עד 10 איברים שונים, ומאפשרת שליטה בכל חומר שנכנס לכל שבב ויוצא ממנו. בנוסף הם יצרו עבור הרקמות שעל השבבים סביבה ביולוגית מתאימה ותומכת, מעין 'דם מלאכותי', שמאפשר להן לתפקד ולתקשר ביניהן לאורך זמן. החוקרים הציבו במערכת 9 איברים-על-שבב – מוח, מחסום הדם-מוח, ריאות, לב, מח עצם, כליה, מעי, כבד ועור, ונוכחו כי היא פועלת בהצלחה במשך שלושה שבועות לפחות.

 

במחקר השני הוסיפו החוקרים תרופות שונות למערכת האוטומטית, ובדקו כיצד מגיבים האיברים השונים. ראשית הוחדר למערכת ניקוטין, חומר שבדרך כלל נלקח דרך הפה כדי לסייע בגמילה מעישון, ונבחן כיום גם כתרופה למחלות ניווניות ולדלקות כרוניות של המעי.  "עבור תרופות הנלקחות דרך הפה יש חשיבות גדולה לתהליך הקליטה של התרופה בגוף - דרך המעי שסופג אותה, הכבד שמפרק אותה ולבסוף הכליה שמסננת את החומר," אומר ד"ר מעוז. "לכן, עבור הניקוטין, היצבנו בפלטפורמה שלנו שבבים של שלושת האיברים הללו." התרופה השנייה שנבדקה הייתה ציספלטין, מרכיב נפוץ בטיפולים כימותרפיים לסרטן הניתנים דרך הווריד. עבורה הוצבו במערכת שבבים של כבד וכליה, וכן שבב של מח עצם, המושפע מאוד מהתרופה.

 

תוצאות מקבילות למדדים האנושיים

האתגר הבא היה להתאים את התוצאות שנמדדו בפלטפורמה החדשנית לגוף האדם כמערכת כוללת, ולגשר על הפערים ביניהם. לשם כך פיתחו החוקרים מודלים חישוביים שמתרגמים את הערכים שהתקבלו במערכת לתוצאות מקבילות של בדיקות קליניות בבני אדם. ואכן, השילוב בין המערכת האוטומטית של איברים-על-שבב למודלים החישוביים הניב ערכים קרובים מאוד לאלה שנמדדו אצל מטופלים אנושיים בקליניקה.

 

"לראשונה בעולם הצלחנו לפתח פלטפורמת איבר-על-שבב מהימנה וגמישה, שנותנת תוצאות קרובות מאוד לאלה המתקבלות אצל מטופלים אנושיים," מסכם ד"ר מעוז. "כבר היום, לאחר שרשות התרופות האמריקאית (FDA) הודיעה כי היא תומכת בפיתוח איברים-על-שבב שישמשו ככלי תומך לפיתוח תרופות, יכולות חברות ומעבדות העוסקות בתחום להיעזר במערכת שלנו. כמו כן אנו מאמינים ומקווים שבעתיד, לאחר פיתוח נוסף, תוכל הפלטפורמה החדשה לשמש כחלופה לניסויים בבעלי חיים ואף לחלק ניכר מהניסויים הקליניים בבני אדם. כך היא תחסוך שנים של מחקר, כסף רב וגם סבל של בני אדם ובעלי חיים כאחד."

מחקר

26.01.2020
מי הזמין משלוח למלך?

חוקרים גילו: עשרות כתובות לרישום משלוחי סחורה של המלך ירבעם בן יואש נכתבו על ידי שני אנשים בלבד

  • רוח

אלגוריתם שפותח על ידי ארכיאולוגים, מתמטיקאים ופיזיקאים באוניברסיטת תל אביב מעלה כי עשרות כתובות משומרון בירת ממלכת ישראל הקדומה נכתבו על ידי שני אנשים בלבד, שהיו ככל הנראה סופרי או פקידי המלך ירבעם בן יואש המוזכר בספר מלכים ב'. לממצאים יש משמעות רבה להבנת נוהלי האדמיניסטרציה העתיקים בממלכה המשגשגת.

 

זו לא הכמות, זו האיכות

חוקרים מן החוג למתמטיקה באוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' ישראל פינקלשטיין מהחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום ע"ש יעקב מ. אלקוב ופרופ' אלי פיסצקי מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה, פיתחו שיטה חדשנית לקביעת מספר הכותבים באוספי כתובות קדומות שהתגלו בחפירות.

 

הם יישמו את האלגוריתמים שפיתחו על כתובות שומרון - עשרות כתובות מנהליות קצרות שנחשפו בשומרון בירת ממלכת ישראל, ומצאו כי הן נכתבו על ידי שני בני אדם בלבד. "על פי הממצאים אנחנו מניחים שכל הכתובות נכתבו על ידי שני אנשים, ככל הנראה סופרי או פקידי המלך ירבעם בן יואש שמלך במחצית הראשונה של המאה ה-8 לפנה"ס", אומר פרופ' פינקלשטיין.

 

במחקר השתתפו פרופ' אלי טורקל, גב' שירה פייגנבאום-גולובין, ד"ר אריה שאוס וד"ר ברק סובר מהחוג למתמטיקה שימושית בבית הספר למדיע המתמטיקה. המאמר פורסם בכתב העת Plos One.

 

אדמיניסטרציה בת 2028 שנים

"כתובות שומרון נמצאו בתחילת המאה ה-20 בחפירות העיר שומרון, בירת ממלכת ישראל הקדומה", מסביר פרופ' פינקלשטיין. "מדובר בשברי חרס עם כתב בדיו (אוסטרקונים), ששימשו לרישומים מנהלתיים. על כל אחד מהם יש כתובת קצרה בכתב עברי קדום, ובה שנת המלך, הסחורה - יין או שמן, המיקום הגיאוגרפי שממנו הגיעה הסחורה, ולעתים גם שמו של השולח".

 

"ככל הנראה מדובר ברישומים מתקופה בת 7 שנים, שהתרחשה בימיו של המלך החשוב ירבעם השני (ירבעם בן יואש), שמלך במחצית הראשונה של המאה השמינית לפנה"ס. הסחורות המוזכרות נשלחו מנחלת שבט מנשה שבלב הממלכה, סביב הבירה, וחלק מהשמות המופיעים בכתובות מוזכרים גם בתנ"ך".

 

במשך שנים רבות תהו חוקרים אם הכתובות נכתבו על ידי נציגי המלך שישבו באותם אזורים שמחוץ לבירה, או בידי פקידי המלך בבירה עצמה עם הגעת הסחורה - דבר שיכול לסייע להבנת האדמיניסטרציה של הממלכה, וגם להערכת התפוצה של ידיעת קרוא וכתוב באותה תקופה. "אנחנו מיקדנו את השאלה ובדקנו: מהו מספר הכותבים של כתובות שומרון?", מסביר פרופ' פינקלשטיין.

 

כבר בתקופת התנ"ך עבדו במשמרות

כדי למצוא תשובה לשאלה המסקרנת, נעזרו החוקרים באלגוריתם לניתוח כתבי יד שפיתחו במחקר קודם על כתובות שנמצאו בתל-ערד, מוצב צבאי מרוחק של ממלכת יהודה מסביבות 600 לפנה"ס.

 

"השיטה מבוססת על השוואה והפרדה בין זוגות של כתבי יד בכל הצירופים האפשריים, וקביעה אם הם נכתבו על ידי אנשים שונים," אומרת שירה פייגנבאום-גולובין. "בתל-ערד האלגוריתם הראה ש-16 הכתובות נכתבו על ידי ארבעה אנשים לפחות. כשיישמנו את האלגוריתם על 31 מהאוסטרקונים משומרון, מצאנו כי מדובר בשני כותבים לפחות".

 

הממצא אמנם חשוב, אבל הפעם לא סיפק את החוקרים. "רצינו להגדיר מספר מדויק ככל האפשר של כותבים, או במונחים סטטיסטיים – מספר הכותבים הסביר ביותר. לשם כך נדרשנו לפיתוח נוסף", מוסיפה פייגנבאום-גולובין.

 

בעבודה החדשה ביצעו החוקרים שיערוך סטטיסטי של שגיאות אפשריות של האלגוריתם, שעשויות לנבוע מהעובדה שכתובות שומרון הן קצרות ומכילות מספר מועט של אותיות. "ערכנו סימולציות לשערוך שגיאות אפשריות עם קטעים קצרים שנלקחו מכתובות תל-ערד, שאותן אנחנו כבר מכירים," מסביר ד"ר ברק סובר. "לדוגמה, יישמנו את האלגוריתם על זוגות של קטעים קצרים שידענו מראש שנכתבו על ידי אותו אדם ומצאנו שהאלגוריתם כמעט ולא טעה. מכך הסקנו שהוא דייק גם בניתוח כתובות שומרון. המסקנה: מספר הכותבים בשומרון היה שניים בדיוק, בוודאות של 95%".

 

"למרות ניסיונות רבים, לא מצאנו מאפיינים טקסטואליים שניתן לשייכם לכל אחד מהסופרים במיוחד", מוסיף ד"ר אריה שאוס. "נראה כי השניים פעלו באותן השנים, קיבלו משלוחים מאותם מקומות וטיפלו באותם סוגי סחורה. במילים אחרות, ניתן לשער כי שני הסופרים או הפקידים פעלו במקביל, אולי במשמרות, וגיבו זה את זה".

 

האם נוכל ללמוד על האוריינות בעת העתיקה?

"במחקר שלנו הצלחנו לפתח כלי חדש וחשוב לחקירת טקסטים קדומים," אומר פרופ' פיסצקי ומוסף "חוקרים העוסקים בתחום זה, שנקרא פליאוגרפיה, מסתמכים כיום על צורת האותיות, החומר והדיו, התוכן ועוד. מעתה, בעזרת השיטה שלנו, הם יוכלו לקבוע גם את מספר הכותבים. במקרה של כתובות שומרון, הממצא מסייע לנו להבין טוב יותר את נוהלי האדמיניסטרציה בממלכת ישראל.

 

מסקנה אפשרית נוספת היא שידיעת מלאכת הכתיבה עדיין לא הייתה נפוצה ביותר בישראל בתקופה זו של המחצית הראשונה של המאה ה-8 לפנה"ס, והתרכזה בעיקר בסביבת ארמון המלך. ניתן לשער שיכולת זו אפשרה גם כתיבה של טקסטים ספרותיים, מסוגת כתבי הנביאים הושע ועמוס, שחיו ופעלו בממלכת ישראל".

מימין לשמאל: פרופ' טל אלנבוגן, מאי טל ושי קרן-צור

מחקר

19.01.2020
לרכב על הגל

חוקרים פיתחו גלי טרה-הרץ, שיזהו תרופות מזויפות ויאפשרו לבצע בדיקות דימות רפואיות בקרינה לא מייננת

  • הנדסה וטכנולוגיה
  • מדעים מדויקים

כמה פעמים חשבתם פעמיים אם לבצע בדיקה רפואית כלשהי, מחשש לנזק שהיא עלולה לגרום לכם בעקבות החשיפה לקרינה? האם שמעתם על תרופות שנמכרו במחיר זול מהרגיל, אך הסתבר שהן אינן מקוריות? קבוצת חוקרים מהמעבדה לננו אלקטרואופטיקה במחלקה לאלקטרוניקה פיזיקלית בבית הספר להנדסת חשמל באוניברסיטת תל אביב, בראשותו של פרופ' טל אלנבוגן, הצליחה לפתח שיטה חדשה שתזהה את אותן תרופות באמצעות גלי טרה-הרץ, ואף תאפשר את פיתוחם המואץ של מגוון יישומים חדשים וחיוניים בתחומי הרפואה, הטכנולוגיה, הביטחון ועוד.

 

אפילו קיר לא עוצר אותם

גלי טרה-הרץ הם גלים אלקטרומגנטיים באורכי גל קצרים מגלי מיקרו וארוכים מגלים בתחום האינפרה-אדום. לדברי פרופ' אלנבוגן, אחד היתרונות שלהם הוא האינטראקציה הייחודית שלהם עם חומרים. למשל, ניתן להשתמש בגלי טרה-הרץ כדי לזהות באופן מדויק חומרים שונים. בנוסף, גלים אלו יכולים לעבור דרך עצמים שנראים אטומים באורכי גל אחרים, כך שניתן להשתמש בהם על מנת לגלות עצמים נסתרים ואפילו את הרכבם.

 

זו הסיבה ששימוש נרחב בהם יכול לעשות מהפכה בגילוי תרופות המופצות בשוק תחת שמות מסחריים, אך לא יוצרו על ידי יצרן מקורי או כזה שלא מאושר על ידי משרד הבריאות, בזיהוי הרכב חומרים מרחוק ואפילו בהורדת סיכון החשיפה שלנו לגלי קרינה מייננים, כפי שקורה למשל בצילומי רנטגן ובדיקות דימות אחרות כמו CT או בטיפולי הקרנה לחולי סרטן, שלמרות התועלת שבהם, חשיפת יתר עלולה להזיק לבריאותנו.

 

התכונות של גלי טרה-הרץ מוכרות למדע זה זמן רב, אך עד כה היכולים לשלוט בגלים אלו היתה מוגבלת מאוד יחסית לתחומי קרינה אחרים. במעבדתו של פרופ' אלנבוגן, עם הסטודנטים שי קרן-צור ומאי טל , בשיתוף עם פרופ' דניאל מיטלמן מאוניברסיטת בראון בארה"ב וד"ר שר-לי פליישר, חוקר בביה"ס לכימיה באוניברסיטת תל אביב, הצליחו לפתח שיטה חדשה של ייצור ושליטה בגלי טרה-הרץ (Terahertz) תוך שימוש במשטחים מהונדסים בסקאלה ננומטרית, הנקראים מטא-משטחים, אשר יוצרו במרכז הננו של אוניברסיטת תל אביב, בשיטות ננו-טכנולוגיות מתקדמות.

 

תוצאות המחקר התפרסמו לאחרונה בכתבי העת NATURE Communications  ו-Nano Letters ויוצגו בתחילת פברואר 2020 בכנס הבינלאומי לאופטיקה Photonics West  שיערך בסן פרנסיסקו.

 

איך עושים גלים?

במסגרת התהליך יצרו החוקרים משטחים מרוצפים באנטנות ננו-מטריות מזהב (ננומטר שווה ערך למיליארדרית המטר), הקולטות ביעילות אור מלייזרים בעלי פעימות קצרות מאוד, ובתהליך של המרת אנרגיה הן משדרות במקומן פעימות של קרינת טרה-הרץ. על ידי שליטה באנטנות על גבי המטא-משטח הראו החוקרים שניתן לעצב את צורתה המרחבית והזמנית של פעימת הטרה-הרץ, שנוצרה בצורה שלא ניתנת להשגה באמצעים הקיימים עד כה.

 

פרופ' אלנבוגן: "ההדגמה שעשינו במעבדה פורצת דרך, מכיוון שהשימוש בחומרים ננו-מטריים והיכולת לייצר מהם אור בצורה נשלטת, מוסיפים כלים טכנולוגיים חשובים ויכולות חדשות ולוקחים את המחקר בתחום צעד גדול קדימה״.

 

לדבריו, ״היכולת לשלוט באופן מושלם בצורה המרחבית ובמאפיינים נוספים של גלי הטרה-הרץ, כפי שהודגם במחקר, מאפשרת את יישומן ופיתוחן של שיטות דימות מתקדמות, מיקרוסקופיה וספקטרוסקופיה חדשות. כך לדוגמה, ניתן יהיה לזהות מרחוק וללא שימוש בבדיקות מעבדה כימיות הרכב חומרים שונים ואת המבנה המרחבי שלהם בצורה טובה יותר, למשל זיהוי תרופות מזויפות בקלות וכן זיהוי של חומרי נפץ".

 

בשל חשיבותו הרבה זכה המחקר למימון של סוכנות ה-ERC (European Research Council) היוקרתית למענקים מחקריים של האיחוד האירופי ושל משרד המדע והטכנולוגיה.

 

מחקר

01.01.2020
מחשבים מסלול מחדש

מחקרים שהתחילו עם כיוון מסוים והגיעו למקומות אחרים לגמרי

  • הנדסה וטכנולוגיה
  • מדעים מדויקים
  • רוח
  • רפואה ומדעי החיים

תמיד אומרים לנו שהדרך חשובה לא פחות מהמטרה. זה נכון לגבי תחומים רבים בחיים, ובמיוחד למי שעוסק במחקר. גמישות, סקרנות ותשומת לב לפרטים הקטנים יכולות להוביל לחשיפת אוצרות, שבכלל לא יצאנו לחפש. החוקרות והחוקרים שלנו מספרים על מחקרים שקיבלו תפנית, בזכות הפתעות משמחות בשטח ובמעבדות.

 

תסתכלו בקנקן

משלחת חפירה ארכיאולוגית גילתה שלפעמים, ממש כמו בפתגם הידוע, כדאי להסתכל בקנקן. "באחת ממשלחות החפירות במגידו הורדנו את המחיצות המפרידות בין ריבועי החפירה, ומצאנו כלי חרס שלם מלא בעפר", מספרת נעמה ולצר, דוקטורנטית בחוג לארכיאולוגיה ותרבויות המזרח הקדום באוניברסיטת תל אביב.

 

"ארזנו אותו והתכוונו לשלוח אותו למעבדה לבדיקת שיירים מולקולאריים, כדי לגלות מה שמרו בתוך כלי חרס זה, שתוארך לסביבות 1100 לפנה"ס". הכלי נשאר במשרד ולאחר זמן מה התברר שהשימור באזור זה של החפירה לא מספיק טוב. לכן החליט הצוות לרוקן אותו מן העפר, באופן מבוקר כמובן, ושפך את תכולתו על השולחן. "את מה שחיכה לנו שם לא ציפינו למצוא: אוצר תכשיטים יקרי ערך, שנחשב לאחד המטמונים העשירים ביותר מתקופת המקרא שנמצאו בישראל!".

 

חשוב להסתכל בקנקן. כד החרס שנתגלה בחפירות מגידו. צילום באדיבות המכון לארכיאולוגיה ע״ש סוניה ומרקו נדלר

 

בין היתר, נמצאו במטמון תשעה עגילים גדולים וטבעת חותם עם חריטה של דג עשויים זהב, למעלה מאלף חרוזי זהב קטנים, מחרוזות ותכשיטים עשויים כסף. "כך מצאנו את המטמון הגדול של שטח H, שמוצג היום בתצוגה הקבועה של מוזיאון ישראל בירושלים", מסכמת ולצר.

 

אם גם אתם בעניין חפירות ואוצרות, תשמחו לדעת שהרישום לעונת החפירות במגידו בקיץ 2020 בעצומה.

 

עגילים, טבעות וחרוזי זהב. אחד המטמונים העשירים ביותר מתקופת המקרא שנמצאו בישראל. צילום באדיבות המכון לארכיאולוגיה ע״ש סוניה ומרקו נדלר

 

התיעוד הכי ארוך במקום הכי נמוך

מים שקטים חודרים עמוק, עמוק מאוד, ואפילו יכולים לחולל רעידת אדמה של ממש: "חיפשתי מקומות שבהם אפשר לדגום סלע, ששקע בסביבה שקטה על קרקעית אגם ים המלח", נזכר פרופ' שמוליק מרקו, ראש בית הספר לסביבה ולמדעי כדור הארץ ע"ש פורטר.

 

"המטרה הייתה למדוד את התכונות המגנטיות של הסלע, על מנת לשחזר את השינויים שחלו בשדה המגנטי של כדור הארץ בעבר. המידע הזה חיוני להבנת ההתנהגות של השדה, שמהווה אחת התעלומות החשובות בגאולוגיה. לחוקרים אין עדיין הסבר מניח את הדעת למנגנון שגורם לשינויים שחלים בשדה המגנטי, כגון היפוכים מפתיעים או שינויים מתמידים במיקום הקטבים המגנטיים. תוך כדי דגימה בסלעים, שנראו מסודרים כאילו ששום דבר לא הפר את שלוותם מעולם, מצאתי שכבות שנראו מבולגנות. המחקר תפס תפנית לא צפויה, ואחרי שמצאתי הוכחות לכך שאת ה״בלגן״ חוללו רעידות אדמה - זה הפך לנושא העיקרי של המחקר".

 

במקום הכי נמוך. שכבות סלע בים המלח

 

בגלל שסיסמוגרפים מודרניים קיימים רק כמאה שנה, זה זמן קצר מדי בכדי לתעד מספיק רעידות אדמה חזקות באזור מסוים, ולכן אי אפשר לדעת איך האזור מתנהג בפרקי זמן ארוכים. אצלנו בישראל למשל, יש תיעוד החל מתקופת התנ"ך (כ-3,000 שנה), וזה עדיין נחשב מעט. "אבל עכשיו יש לנו תיעוד של רעידות האדמה שקרו בסביבות ים המלח ב-220 אלף השנים האחרונות, שנחשב לשיא עולמי, היות ואין עוד תיעוד כל כך ארוך ורציף בשום מקום בעולם", מסכם פרופ' מרקו.

 

מסודרות ומבולגנות. שכבת סלע שהסדר המקורי בה הופר בין שכבות מסודרות

 

הארה ממקום לא צפוי

לקראת סיום לימודי פוסט-דוקטורט באוניברסיטת ייל, החליטה ד"ר אינס צוקר מהפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן להנחות סטודנט לתואר ראשון במחקר קצר ומבטיח, שההיפותזה שלו התבססה על תוצאות קודמות.

 

אבל כמו שכולנו יודעים, רק דבר אחד בטוח, וכל השאר נתון לשינויים: "מטרת המחקר הייתה להראות הבדל בפגיעה בליפוזומים (מעין כדוריות מיקרוסקופיות בנויות מחלל מוקף ממברנה וממולאות בנוזל פלוריסנטי, המשמשות כיום כלי חשוב הן במחקר אקדמי של ממברנות ביולוגיות והן ברפואה), על ידי ננוחומר בשם MnO2, המיוצר במבנים שונים", מסבירה ד"ר צוקר.

 

"בעבר, הראינו דליפה של חומר פלוריסנטי (כלומר, פגיעה בשלמות הליפוזום), כתלות בתכונות פני השטח של ננוחומרים, והפעם רצינו להראות זאת כתלות במבנה. אבל... למחקר חוקים משלו - לא הצלחנו לזהות שום פגיעה כזו. רגע לפני שהמחקר נגנז, לקחנו את המערכת למיקרוסקופ פלוריסנטי, שבו ראינו למרבה ההפתעה כי הליפוזומים והננוחומר עוברים אינטראקציה מסוג שאינו נצפה בעבר בהקשר זה: הליפוזומים עוטפים את הננוחומר, אבל נשארים ככדוריות שלמות ללא דליפה! זה אכן היה נס גדול ומאיר תרתי משמע".

 

"הרבה פעמים גילויים לא צפויים מפתיעים אותנו". ד"ר צוקר במעבדה

 

הלו ספייסבוי

עוד ערב שגרתי של סקירת חלל בטלסקופ רובוטי על ידי ד"ר יאיר הרכבי מהחוג לאסטרופיזיקה בפקולטה למדעים מדויקים ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר, הוביל לתצפית בתופעה שטרם נראתה כמותה: כוכב שחזר לחיים.

 

"לפני כמה שנים נתקלנו ב'כוכב שלא רצה למות', והמשיך להתפוצץ שוב ושוב", מספר הרכבי. "בכל לילה הטלסקופ היה מוצא המון דברים חדשים, רובם לא מעניינים. גם לגבי הסופרנובה הזו (שהיא כוכב שהתפוצץ) חשבנו בהתחלה שהיא לא מעניינת, כי כשהסקר תפס אותה לראשונה היא הייתה בשלב דעיכת האור וחשבנו שזהו, פספסנו את החלק המעניין. אבל אחרי כמה שבועות שמנו לב שהסופרנובה התחילה להתבהר מחדש, שזה משהו שלא אמור לקרות, ולכן התחלנו להתעניין ולעקוב אחרי הסופרנובה עם טלסקופים נוספים".

 

סופרנובה מתפוצצת במרחק שנות אור

 

"בדרך כלל, בפיצוץ של כוכב עוצמת האור עולה ויורדת ונעלמת אחרי כמה חודשים. במקרה הזה עוצמת האור עלתה וירדה, ואז עשתה זאת ושוב. סה״כ חמש פעמים במשך שנתיים. מה שהפתיע אותנו עוד יותר הוא שגילינו שהכוכב הזה בעצם התפוצץ כבר ב-1954, ואחרי שכוכב מתפוצץ הוא לא אמור להתפוצץ עוד פעם, כי הרי לא אמור להיות יותר כוכב אחרי הפיצוץ. עד היום אף אחד לא מצליח להסביר מה בדיוק קרה שם, ומאז לא ראינו אירוע דומה".

 

אי אפשר לדעת מה יילד לילה. ד"ר הרכבי ומצפה כוכבים בהוואי

 

לא לריב, יש מקום לכולן

קרה לכם פעם שחיפשתם פיתרון לבעיה, ועל הדרך מצאתם תשובה לשאלה נוספת, אחרת לחלוטין? זה בדיוק מה שקרה לפרופ' נועם שומרון מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר.

 

"רצינו לפתור זיהוי של מחלה אחת, ראינו נוספות בדרך ולכן שמנו אותן כמטרה נוספת למחקר", הוא מספר. "עקבנו אחרי אלפי נשים בהריון, כדי לאפיין מולקולות בדם היכולות להוות סמנים מוקדמים לרעלת היריון, שעשויה להופיע רק בקרב נשים הרות, החל מהשבוע ה-20 ואילך. לא רק שמצאנו אותן, אלא גם הצלחנו לאפיין בדרך מולקולות היכולות להעיד על סכרת היריון" (אין קשר בין שתי המחלות, מלבד העובדה שהן מתרחשות בהיריון).

 

"מה שמרגש בכל הסיפור הזה, הוא שכיום אין עדיין דרך לזהות בבדיקת דם פשוטה בשליש הראשון להיריון מחלות הפורצות רק בשליש השני או השלישי, אבל התגלית שלנו תאפשר לפתח בדיקות פשוטות מסוג זה עבור שתי המחלות, כדי לנקוט אמצעי מניעה כבר בשלבים מוקדמים ולהבטיח את שלום האם והעובר".

 

פרופ' שומרון מספר על התגלית המקרית באירוע "אתנחתא"

 

מחקר

19.12.2019
כשהסרטן ערמומי, המדע צריך להיות מתוחכם יותר

גישה חדשה לטיפול בסרטן השד: חסימת מסלולים דלקתיים התומכים בגידול ובגרורותיו

  • רפואה
  • רפואה ומדעי החיים

"הסרטן הוא אויב ערמומי, שמצליח 'לרמות' את מערכות הגוף, ולגייס אותן לצרכיו," אומרת פרופ' נטע ארז, ראש המחלקה לפתולוגיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר. חוקרים בהובלתה גילו מנגנון שבאמצעותו מגייסים תאי סרטן השד את המערכות התקינות בגוף, כך שיתמכו בהתפתחות הגידול, ואף יסייעו ליצירת גרורות. "במחקר שלנו התמקדנו בתאי רקמת חיבור המכונים פיברובלסטים (תאי סיב). במצב תקין יש לפיברובלסטים תפקיד מרכזי בריפוי פצעים ונזקים לרקמות, אך מחקרים מהשנים האחרונות העלו כי הם קשורים גם לתהליכים דלקתיים תומכי-סרטן. אנחנו ביקשנו למצוא את המנגנון ולברר כיצד בדיוק מתגייסים הפיברובלסטים לסייע לסרטן."  

 

ביטוי יתר של המסלול הדלקתי בחולות

הדוקטורנטים ד"ר נור ארשייד וד"ר יורי שרון, שביצעו את המחקר (פורסם לאחרונה בכתב העת Nature Communications), נעזרו בעכברים במודל לסרטן השד. ראשית הם נטלו תאים פיברובלסטיים מנקבות בשלושה מצבים - בריאות ללא סרטן, עם גידול התחלתי ועם גידול מתקדם ששולח גרורות לריאות - ובחנו נוכחות של חלבונים שונים ברקמות. "בפיברובלסטים שנלקחו מהעכברות החולות, וכן מכ-80 נשים עם סרטן השד, גילינו להפתעתנו ביטוי יתר של חלבונים המעידים על מסלול דלקתי שנקרא 'אינפלמסום'," אומרת פרופ' ארז. "מסלול זה מוכר לנו היטב מתאי מערכת החיסון: הוא מאפשר להם לזהות נזק רקמתי, ולהזעיק למקום תאים נוספים של מערכת החיסון, על מנת לייצר דלקת שתילחם בנזק. אך עד היום מעולם לא נצפה מסלול האינפלמסום בפיברובלסטים (תאי הסיב)."

 

כדי לאשש את הממצא המפתיע חשפו החוקרים פיברובלסטים משד בריא למגוון חומרים המאותתים על נזק רקמתי, ביניהם נוזל שנלקח מגידול סרטני. בכל המקרים הגיבו הפיברובלסטים וביטאו חלבונים המעידים על מסלול אינפלמסום. בדיקה נוספת הראתה יצירת אינפלמסום בפיברובלסטים גם בתגובה לפצע בעור.

 

"הבנו שגילינו פעולה חדשה של פיברובלסטים, שלא הייתה מוכרת עד כה: הם יודעים לגלות נזק רקמתי, ויוצרים מסלול דלקתי שקורא לתאי מערכת החיסון להגיע למקום בהמוניהם," אומרת פרופ' ארז. "במקרה של סרטן השד, סביבת הגידול מתאפיינת במוות תאי נרחב, ובנזק משמעותי לרקמות התשתית. הפיברובלסטים קולטים את האותות המולקולריים המגיעים מהרקמות הפגועות, ומייצרים סביבן תהליך דלקתי. כעת ביקשנו לבדוק אם וכיצד משרתת הדלקת דווקא את הסרטן, או במילים אחרות: האם מדובר במנגנון שבאמצעותו 'מרמה' הגידול הסרטני את התאים התקינים ומגייס אותם לטובתו?"

 

חסימת הצינור התקשורתי שהסרטן ניצל לטובתו

כדי לבחון זאת שבו החוקרים למודל העכברי לסרטן השד, ובאמצעות הנדסה גנטית חסמו את ייצור חלבוני המסלול הדלקתי בפיברובלסטים. הממצאים היו ברורים: חסימת המנגנון הדלקתי הביאה לעיכוב בהתפתחות הגידול, ובמקרים של סרטן גרורתי אף פחת מספר הגרורות. "מכאן ניתן להסיק שהמנגנון הדלקתי אכן תומך בהתפתחות הסרטן, ויותר מכך, שהוא מסייע בשלט רחוק להתפתחות גרורות באיברים אחרים," אומרת פרופ' ארז.

 

איך זה קורה? ראשית, לדבריה, הגידול עצמו משתמש בגורמי גדילה שמגיעים למקום כדי לסייע באיחוי הרקמה הפגועה; ושנית, המנגנון הדלקתי הופך את כלי הדם לחדירים יותר על מנת לאפשר לתאים רבים ככל האפשר של מערכת החיסון להגיע במהירות למקום הפגוע (זו הסיבה לנפיחות ולאדמימות שכולנו מזהים כדלקת); תאי הסרטן מנצלים את כלי הדם החדירים כדי לחדור בקלות לזרם הדם, לנדוד ולהתיישב באיברים אחרים.

 

"במחקר שלנו גילינו מנגנון בלתי מוכר בפיברובלסטים בכלל ובפיברובלסטים של השד בפרט: בדומה לתאי מערכת החיסון, גם הם מסוגלים לגלות נזק רקמתי ולהפעיל מסלול דלקתי שמגייס תאים של מערכת החיסון למקום הפגוע," מסכמת פרופ' ארז. "עוד מצאנו שתגובה תקינה זו מגויסת על ידי הגידול הסרטני בשד, כדי לתמוך בהתפתחותו, ולשלוח גרורות לאיברים אחרים (במחקר זה התמקדנו בריאות, ובמחקר המשך אנו בוחנים את השפעת המנגנון שגילינו על התפתחות גרורות בעצמות)."

 

"אנחנו מאמינים כי המנגנון שגילינו מהווה בסיס לגישה חדשה לטיפול בסרטן השד: תרופות עתידיות שיחסמו את המסלול הדלקתי בפיברובלסטים יוכלו להקטין את הגידול ואף למנוע גרורות. טיפול מסוג זה עשוי להינתן לנשים לאחר ניתוח להסרת הגידול בשד, במטרה למנוע חזרה גרורתית של המחלה. כמו כן אנו סבורים שהשיטה עשויה להתאים גם לסוגים אחרים של גידולים סרטניים."

 

צד בחשכה. עטלף מתכונן ללכוד חרק (צילום: בן פאלק)

מחקר

19.12.2019
כוחו של ההמון

האם לעטלף קל יותר לזהות נחיל חרקים או דווקא חרק בודד? מחשבות על ארוחת ערב

  • רפואה ומדעי החיים

העטלפים משתמשים בסונר הטבעי שלהם כדי לצוד ולהתמצא במרחב. מחקר חדש של חוקרים באוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' יוסי יובל וד"ר אריאן בונמן מבית הספר לזואולוגיה ומבית הספר סגול למדעי המוח, חושף ממצאים חדשים לגבי האופן שבו הם מזהים וצדים נחילי חרקים. הממצאים עשויים לשפוך אור על התפתחות חוש הסונר אצל עטלפים לפני עשרות מיליוני שנים, ולסייע בפיתוח טכנולוגיות הגנתיות והתקפיות עבור נחילי רחפנים בשימוש ביטחוני עתידי.

 

לבלבל את הסונר

"מרבית העטלפים צדים חרקים ומשתמשים לשם כך בסונר הטבעי שלהם. הם משדרים גלי קול, וההד המוחזר מהחרק מאפשר להם לגלות ולאכן אותו," מסביר פרופ' יובל. "עד היום נערכו מחקרים רבים על הדים המוחזרים מחרקים בודדים, אך לא על נחילי חרקים שבהם מתקבצים יחדיו מאות ולעיתים אלפי פרטים. במחקר שלנו נעזרנו בטכנולוגיה חדשה, כדי לבחון לראשונה את ההדים המוחזרים לעטלף מנחילי חרקים".

 

החוקרים פיתחו אלגוריתם שאיפשר להם ליצור במחשב סימולציות תלת-ממד אקוסטיות של נחילי חרקים, ולמדוד את ההד המוחזר מהנחיל, תוך שינוי מספר החרקים בנחיל והמרחקים בין החרקים. בנוסף, כדי לאמת את ממצאיהם, הקליטו החוקרים הדים המוחזרים מנחילים בטבע ומדגמים של חרקים במעבדה.

 

"הממצא הראשון, שאינו מפתיע, הוא שנחיל ניתן לגילוי ממרחק גדול בהרבה בהשוואה לחרק בודד," אומר פרופ' יובל. "עם זאת הופתענו לגלות שעבור נחיל כלשהו, ההד דווקא נחלש מכיוונים מסוימים, אפילו בהשוואה להד המוחזר מחרק בודד. ההסבר לכך טמון בתופעה של התאבכות הורסת – כאשר גלי קול בעלי אמפליטודות מנוגדות נפגשים ומבטלים זה את זה". המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת PLOS Computational Biology.

 

ללמוד מההיסטוריה כדי להשליך על העתיד

"הממצאים שלנו משליכים על מספר נושאים מעניינים," מסכם פרופ' יובל. "ראשית, הם עשויים להעניק לנו תובנות חדשות בנוגע לאבולוציה המוקדמת של הסונר: ייתכן שהעטלפים הקדומים, שחיו לפני 50 מיליון שנה והיו מצוידים בסונר פרימיטיבי יחסית, שאינו מסוגל לזהות חרקים בודדים, הצליחו למצוא מזון על ידי איתור נחילים שלמים.

 

שנית, הממצאים מסבירים את הימצאותם של חרקים זעירים בגללים של עטלפים בני זמננו, גם כשברור שגודלם אינו מאפשר גילוי של חרק בודד על ידי הסונר. ושלישית, הם מספקים הסבר חדש לעובדה ידועה - שעטלפים משדרים גלי קול במגוון תדרים שונים. ייתכן שתכונה זו נועדה למנוע את תופעת ההתאבכות, שעלולה להחליש את האות המוחזר מנחילי חרקים".

 

ד"ר בונמן מוסיף כי האלגוריתמים שפותחו עבור המחקר עשויים להתאים גם לנחילי רחפנים המשמשים לצרכים ביטחוניים, ולסייע בפיתוח יישומים לגילוי רחפנים של האויב, או לחלופין להסתרת רחפנים 'שלנו' ממכ"מי האויב.

 

מתחקים אחר הדי נחילי חרקים. פרופ' יובל וד"ר בונמן

מחקר

03.12.2019
עושים סדר בבלגן

חוקרים באוניברסיטת תל אביב מצאו פתרון לבעיה שגם מחשבי-העל לא יכלו לה: מדידת אנטרופיה – רמת אי-הסדר במערכות מורכבות

  • רפואה ומדעי החיים

חישוב האנטרופיה – רמת אי-הסדר של מערכות מורכבות, היא בעיה שמעסיקה מדענים בכל העולם כבר שנים, וגם מחשבי-העל המתקדמים התקשו בפתרונה.

 

"אנטרופיה מוגדרת כרמת אי-הסדר של מערכות בטבע," מסביר פרופ' בק-ברקאי מבית הספר לפיזיקה של אוניברסיטת תל אביב. "לדוגמה, לגביש, שבו כל אטום נמצא במקומו, יש אנטרופיה נמוכה; לעומת זאת לגז, שבו האטומים משוטטים באופן אקראי בחלל, יש אנטרופיה גבוהה. האנטרופיה היא מדד חשוב מאוד במחקר על מערכות מסוגים שונים - החל במולקולות מורכבות של חלבונים, וכלה בחומרים חדשים שאנו מפתחים למגוון צרכים. אך שיטות המחקר המקובלות היום, המסתמכות על סימולציות מחשב של תהליכים פיזיקליים, אינן מסוגלות לספק ביעילות מדד אמין לאנטרופיה. זאת מכיוון שככל שהמערכת מורכבת יותר, כמו למשל מולקולת חלבון, יש לה מספר אינסופי של מצבים אפשריים במרחב, וגם מחשב-על מתקדם יתקשה לחשב את כולם ולקבוע בסימולציה את רמת הסדר במערכת. בעיה זו מעסיקה את טובי המדענים כבר שנים רבות, אך עד כה לא נמצא לה פתרון יעיל ומספק."

 

איך מחשבים אי-סדר?

כעת, חוקרים ממעבדתו של פרופ' בק-ברקאי מצאו מענה פורץ דרך, יעיל ונגיש לסוגיה הקשה, ופיתחו שיטה פורצת דרך לחישוב האנטרופיה. את המחקר הוביל הדוקטורנט רם אבינרי ממעבדתו של פרופ' בק-ברקאי. המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת Physical Review Letters.

 

החוקרים הבחינו כי המשוואה המשמשת לקביעת אנטרופיה בפיזיקה זהה למשוואת אנטרופיה מתורת האינפורמציה, שיש לה תפקיד מרכזי בתוכנות נפוצות לכיווץ נתונים כגון ZIP, המצויות בכל מחשב וטלפון חכם. "אלגוריתם זה מהווה חסם עליון שקובע לאיזה גודל ניתן לכווץ את הקובץ הרלוונטי," אומר פרופ' בק-ברקאי. "למעשה בעידן הדיגיטלי כל המסמכים, מתמונות ומצגות ועד מסמכי WORD, עוברים כיווץ כדי שיתפסו פחות מקום במחשב או למטרת משלוח דרך האינטרנט. האלגוריתם לכיווץ נתונים סורק את הקובץ, וכשהוא מזהה דפוסים שכבר הופיעו קודם לכן, הוא אינו כותב אותם מחדש אלא מייצר הפניה לאזכור הקודם. בדרך זו הוא חוסך מקום והקובץ קטן. ככל שיש בקובץ חזרות רבות יותר, כך הוא בעצם מסודר יותר, ואז הקובץ המכווץ קטן יותר, וגם מדד האנטרופיה של המידע נמוך יותר."

 

לאחר שהבחינו בקשר בין האלגוריתם לכיווץ נתונים לבין משוואת האנטרופיה, הזינו החוקרים תוצאות של סימולציות מחשב פיזיקליות של מערכות מורכבות לתוכנות כיווץ מוכרות, המצויות היום בחינם בכל מחשב וטלפון חכם. התוכנות יצרו מהנתונים קבצים מכווצים, והחוקרים מצאו כי ניתן לתרגם את גודל הקובץ המתקבל למדד מדויק של אנטרופיה. כך הם יצרו לראשונה כלי נוח ויעיל לכימות האנטרופיה של מערכות מורכבות ביותר – ממערכות מגנטיות ועד למולקולות חלבון.

 

"חשיבותה של השיטה שלנו היא בפשטותה ובנגישותה," מסכם פרופ' בק-ברקאי. "מדובר בבשורה של ממש לחוקרים בתחומים רבים – מביולוגיה וכימיה ועד פיזיקה, מדע החומרים וננוטכנולוגיה. לראשונה יכול כל חוקר לכמת את האנטרופיה של מערכות מורכבות בקלות וביעילות, על המחשב האישי ואף על הטלפון הנייד שלו. לבעיה שהעסיקה את טובי המוחות נמצא כעת פתרון אמין ונוח, בעל יישומים פוטנציאליים רבים. כך לדוגמה ניתן באמצעות השיטה החדשה לזהות חלבונים בעלי צורת קיפול חריגה הגורמת למחלה; לחקור תהליכים של הרכבה עצמית הקשורים לייצור חומרים חדשניים; ולאפשר הבנה טובה יותר של תהליכים פיזיקליים מורכבים שעומדים בחזית הטכנולוגיה העתידית."

 

 

מחקר

26.11.2019
הקשר בין אוטיזם ואלצהיימר והטיפול שיילחם בשניהם

טיפול בתרופה ניסיונית עשוי למנוע את השפעתן השלילית של מוטציות גנטיות המאפיינות אוטיזם ואלצהיימר

  • רפואה ומדעי החיים

"עם התפתחות הטכנולוגיה של ריצוף DNA, אותרו בשנים האחרונות מוטציות רבות במאות גנים בילדים עם אוטיזם ומוגבלות שכלית התפתחותית. מדובר במוטציות אקראיות שלא הועברו בתורשה מההורים, אלא התרחשו בתאי הגזע של העובר, במהלך התחלקות התא. בילדים, מוטציה אחת בגן חשוב יכולה לגרום לאוטיזם ולפיגור שכלי." מסבירה פרופ' אילנה גוזס, מבית הספר לרפואה ע"ש סאקלר ומבית הספר סגול למדעי המוח. "בשלב הראשון ביקשנו לבדוק האם גם בתאים במוחם של חולי אלצהיימר מופיעות מוטציות, והאם קיימת חפיפה בין המוטציות המאפיינות אלצהיימר ואוטיזם."

 

כעת, קבוצת החוקרים בהובלת פרופ' גוזס מצאה חפיפה גבוהה בין מאות מוטציות המאפיינות ילדים עם אוטיזם ומוגבלות שכלית התפתחותית, לבין מוטציות במוחם של חולי אלצהיימר. החוקרים התמקדו במיוחד במוטציות בגן ADNP, שיש לו תפקיד חשוב בהתפתחות המוח ובהגנה על מבנה תאי העצב במוח. הם מצאו כי טיפול באמצעות מקטע מקוצר של החלבון ADNP, הקרוי NAP, עשוי להגן על המוח מפני השפעת המוטציות, ולסייע לחולי אלצהיימר ולאוטיסטים.

 

חפיפה משמעותית

החוקרים בחנו דגימות שנלקחו מאזור פקעת ההרחה במוחם של חולי אלצהיימר, לאחר מותם. ריצוף ה-RNA של הגנום בדגימות פקעת ההרחה העלה מאות מוטציות. בנוסף בדקו החוקרים נתונים מכמה מאגרי מידע אינטרנטיים, ומצאו גם כאן מוטציות באלפי גנים במוחם של חולי אלצהיימר – הרבה יותר (בממוצע לנבדק) מאשר במוח בריא. הם השוו את ממצאיהם לממצאים ממחקרים על מוטציות הקשורות לאוטיזם. "מצאנו חפיפה משמעותית: כ-40% מהמוטציות בגנים מחוללי מחלות שזיהינו בפקעת ההרחה של חולי אלצהיימר אותרו גם בילדים עם אוטיזם ומוגבלות שכלית," אומרת פרופ' גוזס.

 

הגן הבעייתי והבסיס לתרופה

כעת עברו החוקרים לבדיקה מעמיקה של גן ספציפי - הגן ADNP, האחראי בין היתר לתסמונת ADNP שגורמת לאוטיזם ולמוגבלות שכלית, וידוע כי הוא קשור גם למחלת האלצהיימר. "החלבון ADNP, המיוצר על ידי הגן ADNP, התגלה במעבדה שלי לפני כ-20 שנה, ומאז ערכנו עליו מחקרים רבים," אומרת פרופ' גוזס. "במהלך השנים התברר כי ל-ADNP יש תפקיד מרכזי בהתפתחות המוח בעובר, וכי פעולתו קשורה לחלבון Tau, הנקשר לשלד תאי העצב במוח ומייצב את מבנה התא, וידוע כי הוא נפגע אצל חולי אלצהיימר. בעבר הפקנו מהחלבון ADNP מקטע מקוצר בשם NAP, המשמש בסיס לתרופה ניסיונית לאוטיזם. במחקר הנוכחי מצאנו מספר מוטציות חדשות בגן ADNP במוחם של חולי אלצהיימר. כמו כן גילינו שככל שעולה מספר המוטציות ב-ADNP במוחם של החולים, עולה גם הפתולוגיה של החלבון Tau."

 

הגנה על שלד תאי העצב

בשלב הבא נעזרו החוקרים בהנדסה גנטית כדי להחדיר ADNP עם 2 מוטציות שמקצרות את החלבון, וכן Tau מסומן בצבע זוהר, לתאי מודל של תאי עצב מוחיים. בדיקת צביעת ה-Tau בתאים החיים העלתה כי המוטציה ב-ADNP גרמה לפגיעה בהיקשרות ה-Tau לשלד תא העצב, וכתוצאה מכך להיחלשות של שלד התא. עם זאת נמצא כי טיפול בתרופה הניסיונית NAP (הידועה גם בשם 201CP) הגן על מבנה שלד תאי העצב מפני ההשפעה המזיקה, והשלד נותר יציב ותקין.

 

פרופ' גוזס מציינת כי ממצאים אלה מעידים שמנגנון פעולה תקין של ADNP דרוש להיקשרות תקינה של Tau לשלד התא, ואילו מוטציות ב-ADNP משבשות את המנגנון. החזרת המקטע NAP מזרזת את קישור החלבון Tau לשלד התא, ובכך מגינה על התא מפני השפעתן המזיקה של מוטציות ב-ADNP.

 

אופק חדש לטיפול באלצהיימר ובאוטיזם

"המחקר שלנו פותח אופק חדש למחקר ולטיפול במחלת אלצהיימר ובאוטיזם," מסכמת פרופ' גוזס. "עד היום התמקדו חוקרי אלצהיימר בעיקר במצבורי העמילואידים שנוצרים במוחם של חולי אלצהיימר. המחקר שלנו מפנה את תשומת הלב לכיוון אחר – מוטציות שמשפיעות על החלבון Tau, ובכך גורמות לפגיעה במבנה של תאי העצב במוח. יותר מכך, התרופה הניסיונית שאנחנו מפתחים עשויה לסייע לחולי אלצהיימר וגם לאוטיסטים עם מוטציות הדומות לאלה של מחלת האלצהיימר."

 

חשוב לציין: החברה הישראלית קורוניס נוירוסיינס מחזיקה בזיכיון לפיתוח התרופה 201CP, המבוססת על המקטע NAP, מחברת רמות שליד אוניברסיטת תל אביב. החברה מפתחת תרופה ניסיונית לאוטיזם מסוג תסמונת ADNP, שנגרמת על ידי מוטציה אקראית בגן ADNP. הפיתוח נעשה תחת התוויה של תרופת יתום ממנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA).

 

במחקר השתתפו הדוקטורנטים ינינה איבשקו פחימה, אדוה הדר (סופרות ראשונות), איריס גריג, אוקסנה קפיטנסקי וגדעון כרמון ממעבדתה של פרופ' גוזס, פרופ' דוד גורביץ מבית הספר לרפואה באוניברסיטת תל אביב  (מדריך משותף של אדוה הדר), מיכאל גרשוביץ ממכון ויצמן למדע, ומעבדות בצ'כיה, בספרד, בבלגיה ובאנגליה. המאמר פורסם לאחרונה  בכתב העת Molecular Psychiatry.

 

אוניברסיטת תל-אביב, רחוב חיים לבנון 30, 6997801.
UI/UX Basch_Interactive