חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, הטכניון וקורנל עטפו נוגדנים ב״הסוואה״ כימית זמנית וארזו אותם בננו־חלקיקים שומניים. במודל פרה־קליני הצליחו הנוגדנים להגיע אל תוך תאי העצב ולהפחית צברים של אלפא־סינוקלאין – אך הדרך לניסוי בבני אדם עוד ארוכה
טיפולים מבוססי נוגדנים חוללו בעשורים האחרונים שינוי משמעותי בטיפול בסרטן, במחלות אוטואימוניות ובמחלות דלקתיות. נוגדנים מסוגלים לזהות מטרות מולקולריות בדיוק רב, אך יש להם מגבלה מרכזית: בשל גודלם ומטענם החשמלי הם אינם חודרים בקלות דרך קרום התא, ולכן רובם פועלים על מטרות הנמצאות מחוץ לתאים או על פני השטח שלהם.
המגבלה גדולה במיוחד כאשר מבקשים לטפל במחלות מוח. בדרך אל תאי העצב נדרשת התרופה לעבור את מחסום הדם־מוח, ולאחר מכן עליה לחדור גם דרך קרום התא כדי להגיע לחלבונים המצטברים בתוכו.
שיתוף פעולה בין אוניברסיטת תל אביב, הטכניון ואוניברסיטת קורנל מציג שיטה שנועדה להתגבר על שני המחסומים. החוקרים העניקו לנוגדנים „הסוואה” כימית זמנית, ארזו אותם בננו־חלקיקים שומניים והובילו אותם אל תוך התאים. לאחר כניסתם, הנוגדנים השתחררו מן המעטפת וחזרו לפעילותם המקורית.
המחקר, שפורסם בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS, כלל ניסויים בתאים וכן ניסויים במודלים פרה־קליניים של מחלת פרקינסון ושל פגיעה דלקתית חריפה בריאות.
מדוע קשה להכניס נוגדן לתא?
נוגדנים הם חלבונים גדולים. תכונה זו מסייעת להם לזהות מולקולות מטרה בדיוק רב, אך מונעת מהם לעבור באופן חופשי דרך קרומי התאים. כתוצאה מכך, מרבית התרופות הנוגדניות הקיימות פועלות על קולטנים או על חלבונים הנמצאים מחוץ לתא.
אלא שרבים מהחלבונים המעורבים במחלות נמצאים דווקא בתוך התא, בציטופלזמה או באברונים פנימיים. אם רוצים להשתמש בנוגדן כדי לנטרל חלבון כזה, יש צורך במערכת שתעביר אותו בשלמותו אל פנים התא בלי לפגוע ביכולת הקישור שלו.
המחקר הובל בידי פרופ׳ בן מעוז מהפקולטה להנדסה ובית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, פרופ׳ אורי אשרי מהפקולטה למדעי החיים ובית הספר סגול למדעי המוח, ופרופ׳ כריסטופר אלבי מאוניברסיטת קורנל. במחקר השתתפה גם קבוצתו של פרופ׳ אבי שרודר מהטכניון.
הסוואה כימית זמנית
השיטה מבוססת על מולקולה סינתטית בשם SL4, המתחברת זמנית אל פני הנוגדן ומשנה את המטען החשמלי שלו. השינוי מאפשר לנוגדן הגדול להשתלב ביעילות בננו־חלקיקים שומניים – Lipid Nanoparticles או LNPs.
ננו־חלקיקים שומניים מוכרים לציבור בעיקר בזכות חיסוני ה־mRNA נגד נגיף הקורונה, שבהם הם שימשו להובלת מולקולות RNA לתאים. במחקר הנוכחי הם שימשו להובלת חלבונים גדולים ומורכבים בהרבה: נוגדנים באורך מלא.
לאחר שהננו־חלקיק נכנס לתא, הקשר בין SL4 לנוגדן מתפרק. הנוגדן מסיר למעשה את ה״הסוואה״, חוזר למבנהו המקורי ויכול להיקשר לחלבון המטרה שבתוך התא.
החוקרים בחנו את השיטה באמצעות כמה נוגדנים ובכמה סוגי תאים. בניסויים בתרביות תאים הצליחו הנוגדנים לחדור פנימה ולהשפיע על חלבונים המשתתפים במסלולי איתות הקשורים לדלקת ולסרטן.
להפחית צברי אלפא־סינוקלאין
אחד היישומים שנבדקו היה נוגדן המכוון נגד אלפא־סינוקלאין. זהו חלבון המצוי באופן טבעי בתאי עצב, אך במחלת פרקינסון ובמחלות ניווניות נוספות הוא עלול להתקפל בצורה לא תקינה ולהצטבר בצברים פתולוגיים.
מאחר שחלק ניכר מהאלפא־סינוקלאין נמצא בתוך תאי העצב, קשה לנוגדנים רגילים להגיע אליו. החוקרים ארזו נוגדן נגד אלפא־סינוקלאין בננו־חלקיקים שיועדו למוח והעבירו אותו באופן מערכתי במודל פרה־קליני של המחלה.
לאחר הטיפול נמדדה ירידה בכמות הצברים הפתולוגיים של אלפא־סינוקלאין בתאי העצב. הממצא מעיד כי הנוגדן הגיע אל היעד התוך־תאי ושמר על יכולתו לזהות את החלבון.
עם זאת, אין פירוש הדבר שהטכנולוגיה ריפאה פרקינסון או הוכחה כטיפול בבני אדם. המחקר נועד בשלב זה להראות שהנוגדנים יכולים להגיע אל תוך תאים במערכת חיה ולפעול נגד מטרות שבעבר היו קשות לגישה.
ממחלות מוח ועד דלקת ריאות
כדי לבדוק אם מדובר בשיטה כללית ולא בפתרון המתאים רק לנוגדן אחד, בחנו החוקרים את הפלטפורמה גם במודל של פגיעה דלקתית חריפה בריאות.
במקרה זה נשאו הננו־חלקיקים נוגדנים נגד RelA, רכיב במסלול NF-κB המפעיל תגובות דלקתיות. החדרת הנוגדנים לתאים הפחיתה את מדדי הדלקת ושיפרה את מצב רקמת הריאה במודל הניסוי.
השימוש בשני מודלים שונים – אחד במוח ואחד בריאות – מדגים שאפשר להתאים הן את הנוגדן והן את מעטפת הננו־חלקיק לאיבר ולחלבון המטרה. מבחינת החוקרים, זהו יתרונה העיקרי של הפלטפורמה: אפשרות להשתמש בנוגדנים קיימים נגד מטרות תוך־תאיות שלא היו נגישות להם בעבר.
עדיין לא טיפול לחולי פרקינסון
הפיתוח נמצא בשלב פרה־קליני. לפני שאפשר יהיה לבחון אותו בחולי פרקינסון, יידרשו מחקרים נוספים על בטיחות הננו־חלקיקים, פיזורם בגוף, משך פעולת הנוגדנים ויכולתם להגיע לאזורים המתאימים במוח האנושי.
יהיה צורך לבדוק גם אם אפשר לתת את הטיפול פעמים חוזרות בלי לעורר תגובה חיסונית נגד מרכיבי המעטפת או נגד הנוגדן עצמו. נוסף על כך, מחסום הדם־מוח בבני אדם ומחלת פרקינסון האנושית מורכבים יותר מן המודלים המשמשים במעבדה.
שאלה נוספת היא אם הפחתת צברי אלפא־סינוקלאין לאחר שהמחלה כבר החלה תוכל להגן על תאי העצב ולשפר תסמינים לאורך זמן. המחקר הנוכחי מדגים את הגעת הנוגדן ליעד ואת השפעתו המולקולרית, אך עדיין אינו מספק תשובה קלינית לשאלה זו.
למרות ההסתייגויות, היכולת להוביל נוגדנים שלמים אל פנים התא פותחת כיוון מחקרי רחב. אם השיטה תעמוד במבחני הבטיחות והיעילות, היא עשויה לאפשר פיתוח תרופות ביולוגיות נגד מטרות תוך־תאיות במחלות ניווניות של מערכת העצבים, במחלות דלקתיות ובסוגים מסוימים של סרטן.
המאמר המדעי
Intracellular delivery of full-length antibodies via organ-targeted lipid nanoparticles, כתב העת PNAS, DOI: 10.1073/pnas.2531649123.
עוד בנושא באתר הידען:
