נכון להיום, תהליך ביולוגי של זיהוי התפקיד הספציפי של קולטן יכול לקחת שנים רבות. השיטה החדשה שפיתחה ד”ר יהודית סומך מקצרת בצורה משמעותית את משך הזמן. מכיוון שחלק גדול מהתרופות כיום פועלות על ידי הפעלת או חסימת קולטנים, לשיטה החדשה יש יכולת לקצר בצורה משמעותית את תהליך ייצור תרופות
מחקר חדש שנערך באוניברסיטה ופורסם בכתב העת היוקרתי Scientific Reports משתמש בשיטות חישוביות מתחום ה “BIG DATA” בכדי לגלות את תפקידי הקולטנים (רצפטורים) השונים שממוקמים על הקרום של תאי גוף האדם ואחראים לתקשורת הבין תאית בגוף. “כיום, כדי לגלות את תפקידי הקולטנים השונים יש לערוך מחקר ביולוגי שיכול להימשך שנים ארוכות. השיטה החדשה המבוססת על אנליזת רשתות של עשרות אלפי ערכים של ביטוי גנים מצליחה לחזות ברמה של למעלה מ 90% תפקודים מטבולים של קולטנים שונים שחלקם לא היו ידועים עד היום”, אמרה ד”ר יהודית סומך, עורכת המחקר, מהחוג למערכות מידע.
קולטן (רצפטור) הוא חלבון הנמצא בדרך כלל על קרום התא שאליו נקשר ליגנד, מולקולה קטנה המבטאת אות כימי, שהתא מתוכנן לקלוט ולהגיב אליו. תפקיד הקולטן ,למשל הקולטן לאינסולין, הוא לקבל את המידע שמגיע מחוץ לתא, באמצעות הקישור לליגנד (למשל אינסולין), וכך לאפשר לתא לפעול בהתאם למידע זה (למשל ספיגת סוכרים ממחזור הדם לתאים לאחר ארוחה).
קיימים סוגים שונים של קולטנים: קולטנים הנקשרים להורמונים, למשל שקשורים למטבוליזם ולגדילה, קולטנים הנקשרים למוליכים עצביים וקולטני מערכת החיסון. לדברי החוקרת, תרופות רבות מתבססות על שינוי בהעברת “מידע” לתאים דרך הפעלת או חסימת הפעילות של קולטנים שונים ומכאן החשיבות הרבה בהבנת התפקידים שלהם בגוף. במחקר הנוכחי בחרה ד”ר סומך להתמקד בקולטנים מטבוליים ובקולטנים להורמוני גדילה. כיום מכירים החוקרים כ-1000 קולטנים שונים, מתוכם כ-60 בעלי תפקיד מטבולי ידוע או כאלה שמגיבים להורמוני גדילה. לחלק מהקולטנים תפקידים ומנגנון פעולה שטרם פוענח. השיטה שפיתחה ד”ר סומך מתבססת על אנליזת נתונים של ערכי ביטוי של עשרות אלפי גנים שנלקחו מתוך ביופסיות של מאות אנשים.
בשלב הראשון הצליחה השיטה החישובית של ד”ר סומך לנבא בצורה מוצלחת 55 קולטנים מטבוליים מוכרים – כלומר, השיטה ניבאה על סמך ניתוח חישובי בלבד ש-55 הקולטים הללו הם אכן קולטנים מטבוליים, כפי שהוכיחו עשרות שנות מחקר ביולוגי. בשלב זה נבדקה השיטה בנוסף לקבוצה של הקולטנים המטבוליים גם מול קבוצה של קולטנים לא מטבוליים וניבאה בהצלחה של למעלה מ-90% איזה קולטן שייך לאיזו קבוצה.
לאחר ההצלחה של השיטה בניבוי תפקידים מטבוליים ידועים של קולטנים, הפעילה ד”ר סומך את השיטה על 700 קולטנים ומצאה קבוצה של 21 קולטנים שהשיטה מנבאת שהם קולטנים מטבוליים ואינם ידועים ככאלה או שתפקידם לא ידוע. כלומר, מדובר בהוספה של קולטנים מטבוליים שלמחקר הביולוגי הסטנדרטי ייקח שנים ארוכות להבין ולהוכיח כי אכן מדובר בקולטנים מטבוליים.
אחד מהם, כך מסתבר, הוכר רק לאחרונה ככזה, מה שמחזק את השיטה. “רק כיום, לאחר מעל 10 שנות מחקר מרגע גילויו, מתחיל להתברר לחוקרים כי הקולטן PLGRKT, שנקשר לליגנד בעל תפקיד של בקרת דלקת וקרישה, הוא בעל תפקיד מטבולי מכריע בתאי שומן. השיטה שלנו ניבאה זאת בזמן קצר בהרבה. כמובן שבסופו של דבר המחקר הביולוגי יצטרך לאשש את הממצאים בניסוי ביולוגי אבל השיטה שפיתחתי מאפשר להם להפסיק ‘לגשש באפלה’ בין מאות קולטנים ולהתמקד בקולטנים שהשיטה מצביעה עליהם”, סיכמה ד”ר סומך.
עוד בנושא באתר הידען:
