מבנה מולקולרי מתקדם עשוי לזהות ולדווח על פעילות בין-חלבונית שעלולה לגרום לסרטן
גלאים מולקולריים משמשים יותר ויותר לחקר פעילות של חלבונים ולזיהויים בסביבה ביולוגית (כגון תאים חיים ונוזלי גוף). כך תורמים הגלאים האלה לאבחון מחלות (למשל כאלו שנגרמות מחלבונים פגומים), דבר שעשוי לסייע בפיתוח תרופות מעכבות. פרופ’ דוד (דידי) מרגוליס מהמחלקה לכימיה אורגנית במכון ויצמן למדע, וצוותו, בונים גלאים שכאלו ממולקולות סינתטיות פלואורוסצנטיות שנקשרות לחלבונים, דבר שמאפשר לזהותם. כאשר הגלאים הללו מוחדרים לתא חי, הם פוגעים בחלבון המטרה (כיוון שהם מורכבים ממולקולות שמיועדות לכך), נדלקים וזוהרים; שכן, כתוצאה מהפגיעה בחלבון, סביבתם הכימית של הגלאים משנה את תכונותיהם האופטיות.
פרופ’ מרגוליס וצוותו קוראים את האותות שנפלטים מגלאים אלו בשיטות של מיקרוסקופיה פלואורוסצנטית. לשיטה זו עשויים להיות כמה שימושים עיקריים: מחקר בסיסי, זיהוי מיקום החלבון בתא וכמותו, אבחון רפואי (איתור חלבון שהוא סמן מחלה, למשל בנוזלי גוף כדם ושתן), ופיתוח עתידי של תרופות שמעכבות חלבונים מעוררי מחלות.
“הגלאי”, אומר פרופ’ מרגוליס, מתנגש בחלבון הבעייתי באזור המטרה שלו, שחיוני עבורו, כפי שעושות תרופות. בנוסף, כיום קיימות ספריות של מאות אלפי מולקולות שמהן אפשר לאתר מולקולות שפוגעות בחלבונים מעוררי מחלות ומעכבות את פעילותם (כלומר תרופות פוטנציאליות). כך, אם נחדיר לתוך תא חי גלאי ומולקולה מעכבת – הגלאי ייכבה כאשר היא תפגע בחלבון המטרה וכך נדע שהיא יעילה (הוא ייכבה מכיוון שהמולקולה תופסת את מקומו באזור המטרה של החלבון ומוציאה אותו החוצה)”.
אחד הפיתוחים המעניינים של פרופ’ מרגוליס וצוותו הוא גלאי שפועל כ”אף מולקולרי”, שיכול לזהות בתא חי חלבונים רבים בו-זמנית ולזהור בקשת של צבעים. “בעוד רוב הגלאים הכימיים מורכבים מקולטן ספציפי למולקולה אחת”, אומר פרופ’ מרגוליס, “ומשדר שמתרגם את הקישור לאות אופטי או חשמלי, הגלאי הזה מורכב ממערך קולטנים ומשדרים שיכולים להיקשר למולקולות שונות במקביל. כך הוא מזהה מגוון חומרים, מתרופות מזויפות ועד הרכבים של צברי חלבונים שקיימים במוחם של חולי אלצהיימר”.
במחקרם האחרון, שזכה במענק מחקר מהקרן הלאומית למדע, ביקשו החוקרים לזהות אינטראקציה בין חלבונים בתאים חיים ולכן בנו גלאי פלואורוסצנטי שיכול לגלותה.פרופ’ מרגוליס אומר: “כיום ידועות אינטראקציות רבות בין חלבונים בתוך תאים חיים שמובילות למחלות כגון סרטן, ולכן חשוב לזהותן ולפתח תרופות שיעכבו אותן. בשלב זה אין שיטות מספיק טובות שיעשו זאת, ומטרתנו היא לשפר את יכולתנו בתחום זה”. אחת האינטראקציות הידועות בין חלבונים היא זו שבין קולטנים של גורמי גדילה בתאים סרטניים לבין גורמי הגדילה עצמם, שנמצאים מחוץ לתאים. לגורמי גדילה יש חשיבות מכרעת בהתפתחות סרטן שכן הם ממריצים חלוקה והתמיינות של תאים ועוזרים לתאי הסרטן להצמיח כלי דם שמזינים אותם.
החוקרים חשפו תאים סרטניים לגלאי שפיתחו, אשר יכול להיקשר לקולטן של גורם גדילה מסוג PDGF. הגלאי מתוכנן כך שכאשר הוא נתקל בקולטן, הוא נקשר אליו וזורח – ובדרך זו מדווח על הממצא. קישור גורם הגידול לקולטן משנה את הסביבה הכימית של הגלאי ומכבה את אורו – מה שמאפשר לזהות את האינטראקציה ביניהם. החוקרים מקווים שעל בסיס ממצאים אלו אפשר יהיה לזהות מולקולות שימנעו את האינטראקציה הזאת ולהוביל לפיתוח של תרופות אנטי-סרטניות חדשות.
החים עצמם:
פרופ’ דוד (דידי) מרגוליס, בן 47, אב לשלושה ילדים, גר ברחובות. אוהב לרוץ, לשחות ולבשל.
עוד בנושא באתר הידען:
