ננו-מחשב השולט בפעילות של חלבון

הפיתוח של ננו-מחשבים אשר ישמשו ביישומי בריאות מדויקים היה החלום של מדענים רבים. כעת, לראשונה אי פעם, חוקרים מאוניברסיטת פן הצליחו לפתח סוג של ננו-מחשב המסוגל לשלוט בפעילות של חלבון מוגדר המעורב בתנועת תאים והתפתחות סרטן

[תרגום מאת ד”ר משה נחמני]

הפיתוח של ננו-מחשבים אשר ישמשו ביישומי בריאות מדויקים היה החלום של מדענים רבים. כעת, לראשונה אי פעם, חוקרים מאוניברסיטת פן הצליחו לפתח סוג של ננו-מחשב המסוגל לשלוט בפעילות של חלבון מוגדר המעורב בתנועת תאים והתפתחות סרטן. המחקר החדש סולל את הדרך לפיתוח של ננו-מחשבים מורכבים המיועדים למניעה ולטיפול בסרטן ובסוגי מחלות אחרים.

החוקרים הצליחו לפתח ‘שער לוגי’ דמוי טרנזיסטור, המהווה סוג של פעולת מחשוב שבמסגרתה מספר סוגי קלט שולטים בסוג הפלט. “השער הלוגי שלנו הוא רק ההתחלה של התחום הנקרא ‘מחשוב תאי’,” מסביר החוקר הראשי. “אולם, הממצאים שלנו מהווים אבן דרך חשובה לאור העובדה כי הם מדגימים את היכולת להטמיע פעולות תלויות תנאים בחלבון ולשלוט בפעילות שלו,” מוסיף ואומר החוקר הראשי. “הממצאים יאפשרו לנו להשיג הבנה עמוקה יותר של הביולוגיה האנושית ושל מחלות, ויספקו אפשרויות רבות לפיתוח של טיפולי ריפוי מדויקים יותר”.

השער הלוגי החדיש מורכב משני מתחמי חישה שהותאמו לשני סוגי קלט – אור והתרופה רפאמיצין. החוקרים התמקדו בחלבון מסוג FAK (focal adhesion kinase) המעורב בהידבקות ותנועה תאית, שהם שלבים ראשוניים בהתפתחות של סרטן גרורתי. “בשלב הראשון, שילבנו מתחם רגיש רפאמיצין (uniRapr), אשר המעבדה שלנו כבר פיתחה וחקרה בעבר, לתוך הגן המקודד לחלבון FAK,” אמר החוקר הראשי. “בשלב הבא שילבנו את המתחם LOV2 הרגיש לאור. לאחר ששיפרנו ככל האפשר את שני המתחמים, שילבנו אותם יחדיו לשער לוגי אחד משותף”.

החוקרים הכניסו את הגן שעבר שינוי לתוך תאי סרטן (HeLa) ובעזרת מיקרוסקופ צפו בתאים בתוך מבחנה. הם חקרו את ההשפעה של כל אחד מסוגי הקלט (אור/רפאמיצין) וכן את ההשפעות המשולבות של שני הסוגים יחדיו, על התנהגות התא. הם מצאו לא רק שהם הצליחו לשפעל במהירות את החלבון FAK בעזרת אור/רפאמיצין, אלא ששפעול זה גרם לתאים גם לעבור שינויים פנימיים שהגבירו את יכולות ההידבקות שלהם, מה שבסופו של דבר גרם להפחתת יכולת התנועה שלהם. הממצאים פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי היוקרתי Nature Communications. “הראינו, לראשונה אי פעם, שאנו מסוגלים לבנות חומר מתפקד מסוג ננו-מחשב בתוככי תאים חיים היכול לשלוט בהתנהגות התא”, אמר החוקר הראשי. גילינו גם מספר תכונות מעניינות של החלבון FAK, כגון השינויים אותם הוא עובר בתאים כאשר הוא מופעל”. בשלב הבא, החוקרים מתכוונים לבחון את המערכת החדשנית שלהם גם בתאים חיים.   

המאמר המלא

עוד בנושא באתר הידען:

• ננו-גבישים המחסלים ביופילם של חיידקים
• אימונותרפיה חדשה מסייעת לתאי מערכת החיסון לאתר את תאי סרטן המוח הקטלני גליובלסטומה ולחסלם
• סרט תא
• חוקרים פיתחו דרך ליצירת ”חלקי חילוף” של כלי דם בגוף