סיקור מקיף

הצלחה לנבחרות הישראליות ב תחרות ה-iGEM העולמית

נבחרת הטכניון לתחרות הביולוגיה הסינתטית iGEM שהתקיימה בסוף אוקטובר בפריז זכתה במדלית הזהב הכוללת של התחרות: טכנולוגיה לבלימת נשירת שיער הנגרמת מטיפול כימותרפי * סטודנטים מאוניברסיטת תל אביב זכו במדליית זהב על פיתוח חדש שמאפשר תכנון יעיל ומדויק של מולקולות רנ"א שליח, כך שהם יתבטאו בצורה רק בתאי המטרה (למשל בגידול סרטני)

הפיתוח של אוניברסיטת תל אביב לתחרות IGEM - הדמייה. צילום: דוברות אוניברסיטת תל אביב
הפיתוח של אוניברסיטת תל אביב לתחרות IGEM – הדמייה. צילום: דוברות אוניברסיטת תל אביב

הצלחה לנבחרות הישראליות בתחרות הביולוגיה הסינתטית שהתקיימה בפריז. סטודנטים מאוניברסיטת תל אביב זכו במדליית זהב על פיתוח חדש שמאפשר תכנון יעיל ומדויק של מולקולות רנ"א שליח, כך שהם יתבטאו בצורה רק בתאי המטרה (למשל בגידול סרטני). בנוסף מתוך מאות נבחרות מרחבי העולם (כולל אוניברסיטאות מובילות כגון MIT והווארד), הנבחרת זכתה בפרס המודל המצטיין.

הנבחרת כללה 11 סטודנטים מהפקולטות להנדסה, מדעים מדויקים ומדעי החיים, בראשותו של הקפטן אפי מורה מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית. המנחה המקצועי של הנבחרת הוא פרופ' תמיר טולר מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית. חברי הנבחרת: אפי מורה, טל צפוני, יהודה לנדוא, יולי הגני ורועי עובדיה מהפקולטה להנדסה, ומהפקולטות למדעי החיים, מדעי המחשב ומדעי החברה: דוד ברייר, ניתאי עד-אל, אילן אדלשטיין, יואב נבון ורועי מנדל.

תחרות רעיונות חדשניים בתחום הביולוגיה הסינתטית

iGEM היא תחרות עולמית בתחום הביולוגיה הסינתטית, שבה כל צוות הוגה רעיון חדשני שמטרתו לפתור בעיה כלשהי בתחום הביולוגיה הסינתטית ומממש אותו בפועל ע"י שימוש בכלים הנדסיים, ביולוגיים וחישוביים באופן הדומה לפיתוח של חברת הזנק. חבר השופטים מורכב בדרך כלל מחוקרים ומדענים עם ניסיון רב בתחום, שחלקם השתתף בעבר בתחרות, או שהנחה קבוצות בתחרות.

חברי הנבחרת מסבירים כי המרנ"א (רנ"א שליח) זו מולקולה שהיא מעין שלב ביניים בין החומר הגנטי (הדנ"א) והחלבון. היא מקודדת את הרצף שהריבוזום "מפענח" ומתרגם לחלבון בתהליך שנקרא "תרגום". חיסוני הקורונה של חברת פייזר ומודרנה הדגימו את היתרונות של שימוש במולקולות מרנ"א ברפואה. בין השאר מדובר במולקולה שהיא בטוחה (בשונה ממולקולת הדנ"א שיכולה לעבור אינטגרציה לגנום ולכן לשנות את החומר הגנטי שלנו) ומודולרית יחסית – כלומר ניתנת ל"תיכנות" בקלות (בשונה מחלבונים) על מנת לפתור בעיות שונות.

לכן, כיום השימוש במרנ"א לפתרון בעיות נוספות שהן יותר מסובכות מפיתוח חיסונים, כגון טיפול בסרטן, מצית את הדמיון של החוקרים בתחום. למשל, אם נוכל לתכנן מולקולת מרנ"א שמתבטאת רק בתאים סרטניים נוכל לקודד עליה רעלן שיהרוג תאים סרטניים אבל לא יפגע בתאים בריאים. זוהי משימה מאוד מאתגרת, שכן מולקולות מרנ"א נוטות להתבטא בצורה דומה בכל סוגי הרקמות.

תכנון סלקטיבי ואוטומטי של מולקולות מרנ"א

פרופ' תמיר טולר, המנחה של הנבחרת הסביר את האתגר המדעי שעמו התמודדה הנבחרת של אוניברסיטת תל אביב: "החלטנו לפתח מנוע חישובי שמאפשר תכנון אוטומטי של מולקולת רנ"א שתתבטא באופן סלקטיבי. בין השאר הכלי מאפשר לתכנן בצורה יעילה מבנה רנ"א (מעין מתג) שימנע את התרגום של המולקולה בתאים לא רצויים. המבנה נפתח בעקבות אינטראקציה עם מולקולות מרנ"א שייחודיות לתא המטרה ושנבחרות על סמך אחד האלגוריתמים שפיתחנו". 

אפי מורה, קפטן הנבחרת, מוסיף: "בשביל להתמודד עם האתגר הנבחרת פיתחה שורה של מודלים חישוביים, שהמטרה שלהם לתאר תהליכים פיזיקאליים שמולקולת המרנ"א עוברת במהלך הפעילות שלה. בין השאר יצרנו מודל לקיפול העצמי של המולקולה, את האינטראקציה שלה עם הטריגר, ואת האינטראקציה שלה עם הריבוזום. כמו כן, על סמך המודלים הללו פיתחנו אפליקציה חישובית שחוקרים בתחום יכולים להשתמש בה בקלות על מנת לתכנן מוצרים מבוססי מרנ"א".

"בשביל להוכיח את היכולות של הכלי שפיתחנו ערכנו ניסויים בשלוש אורגניזמים שונים: הבקטריה אי-קולי, שמר האפייה ותאי יונקים. הניסויים הדגימו לראשונה את הפוטנציאל של הפלטפורמה. בין השאר הדגמנו בפעם הראשונה יכולת לשפעל מולקולת מרנ"א על ידי מרנ"א אחר בתא אאוקריוטי (תא בעל גרעין סגור בתוך מעטפת גרעינית). כמו כן הדגמנו שיפור ביצועים יחסית לתוצאות שפורסמו לאחרונה במגזין מוביל בתחום הביולוגיה הסינטטית," מסביר מתן ארבל,  המתרגל של הנבחרת ודוקטורנט בפקולטה למדעי החיים, שגם השתתף בעבר בתחרות.

ההישגים הרבים של הנבחרת הוכרו גם בפורומים נוספים לתחרות IGEM. בין השאר הנבחרת זכתה בפרס הפוסטר המצטיין בכנס הביולוגיה הסינטטית הישראלי הראשון. בנוסף הוגש פטנט המבוסס על המודלים שהנבחרת פיתחה. כמו כן, חברת לונזה שהתלהבה מהפוטנציאל של הפרויקט היא חלק מנותני החסות של הפרויקט במטרה להמשיך את הפיתוח בשיתוף פעולה.

 

נבחרת הטכניון לתחרות הביולוגיה הסינתטית iGEM: טכנולוגיה לבלימת נשירת שיער הנגרמת מטיפול כימותרפי

נבחרת הטכניון זכתה אף היא במדלית זהב ובשני פרסים best manufacturing ו-best measurement, וגם זכתה בשש מועמדויות בקטגוריות נוספות, כמו כן הגיע ל-top 10 בקטגוריית גילאי overgrad.

 

קבוצת iGEM טכניון לשנת 2022. מימין לשמאל, עומדים: איסר סנוימן, עמית נלקין, נובה נוימן, בראאה ראשד, מתן חורי, רן בן חיון ויסמין חביב; יושבים: אירינה שקליקוב, ראש הקבוצה מאיה לרמן, מזל פרג', רעות לאופר ויאנה שקלובסקי. קרדיט צילום: דוברות הטכניון
קבוצת iGEM טכניון לשנת 2022. מימין לשמאל, עומדים: איסר סנוימן, עמית נלקין, נובה נוימן, בראאה ראשד, מתן חורי, רן בן חיון ויסמין חביב; יושבים: אירינה שקליקוב, ראש הקבוצה מאיה לרמן, מזל פרג', רעות לאופר ויאנה שקלובסקי. קרדיט צילום: דוברות הטכניון

הסטודנטים בקבוצה מהנדסים חיידקים ייעודיים שיפיקו באופן תעשייתי חומר בולם נשירה וישלבו חומר זה בשמפו ובמוצרים אחרים. השנה חברים בנבחרת הטכניון 12 סטודנטים מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, מהפקולטה למדעי המחשב ע"ש טאוב, מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית ומהפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט. נבחרת הטכניון לשנת 2022 קיבלה לאחרונה מענק מיוחד (Impact) הניתן רק לחלק קטן מהקבוצות המשתתפות בתחרות העולמית, על סמך השפעתן הצפויה על האנושות.


בכל שנה בוחרת הקבוצה פרויקט חדשני בתחום הביולוגיה הסינתטית, והשנה עוסקת הנבחרת בחומרים המעכבים נשירת שיער הנגרמת מכימותרפיה. כימותרפיה, אחד הטיפולים העיקריים בסרטן, כרוכה בפגיעה ברקמות בריאות – פגיעה המובילה בין השאר לנשירת שיער. נבחרת הטכניון ל- iGEM עובדת על הוכחת היתכנות של ייצור מעבדתי של דקורסין (Decursin) ושל שילובו בתכשירים ובהם שמפו, קרם וכו'. לחומר זה תכונות רבות ובהן דיכוי דלקת, בלימת סרטן ומניעת אפופטוזיס (מוות מתוכנת) של תאים, לרבות תאי שיער. 

כיום מיוצרת המולקולה מפרח עונתי נדיר הגדל בקוריאה בתהליך יקר ולא יעיל. קבוצת הסטודנטים מהנדסת חיידקים שיפיקו דקורסין באופן תעשייתי, וחומר זה ישולב בתכשירים מונעי נשירה.

 

תחרות iGEM  נוסדה ב-2004 ב-MIT כדי להקנות לסטודנטים, בעיקר בלימודי התואר הראשון, הזדמנות להתנסות במחקר מדעי ויישומי בעולם הביולוגיה הסינתטית. מאז היווסדה התקיימה התחרות בבוסטון. בשנתיים הקודמות, בשל מגפת הקורונה, היא נערכה במתכונת מקוונת. כעת היא תיערך לראשונה באירופה, במרכז הירידים פריז אקספו – פורט דה ורסאי.

השנה ישתתפו בתחרות יותר מ-300 קבוצות מרחבי העולם ובהן שלוש קבוצות ישראליות – הטכניון, אוניברסיטת תל אביב ואוניברסיטת בן גוריון. הקבוצה הישראלית הראשונה הוקמה בטכניון בשנת 2012 בהנחייתו של פרופ' רועי עמית, חבר סגל בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, המנחה עד היום את נבחרת הטכניון.

 

במרוצת השנים זכו נבחרות הטכניון במדליות זהב רבות, אך לדברי פרופ' עמית, "מעבר להשתתפות ולזכייה חשוב להבין שחלק מהפיתוחים של נבחרות הטכניון כבר מתורגמים לפסים יישומיים ומסחריים ולהשפעה ממשית בעולם. אחת הדוגמאות הבולטות היא Koracell, שהוקמה על בסיס הטכנולוגיה שפיתחו הסטודנטים שלנו לקראת תחרות iGEM בשנת 2019. הקבוצה פיתחה טכנולוגיה חדשנית לייצור דבש ללא דבורים באמצעות חיידק מהונדס. טכנולוגיה זו מאפשרת לתכנן במדויק את מרקם הדבש ואת טעמו, ובנוסף מהווה פלטפורמה לחיקוי תהליכים מטבוליים טבעיים נוספים.

הקבוצה יצאה בקמפיין גיוס המונים, שבו היא מציעה מוצרים מעוצבים ייחודיים הקשורים לביולוגיה סינטטית וכן סדנאות והרצאות של חברי הקבוצה בביולוגיה סינטטית, שיעורים פרטיים לתלמידי תיכון ועוד.

 https://www.youtube.com/watch?v=Y84V-NIKBeA

 

דילוג לתוכן