פלטפורמה לפיתוח תרופות נגישות למחלות מטבוליות גנטיות נדירות

חוקרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו את הפלטפורמה בהתבסס על מודל שמרים, שלהם דמיון גנטי גבוה לבני אדם. המאמר התפרסם בינואר 2019 בכתב העת Nature Communications

 צוות המחקר במרכז בלווטניק לפיתוח תרופות באוניברסיטת תל אביב. מימין לשמאל- ד״ר אדי פיצ׳נוק, ד״ר דנה לאור, ד״ר חמוטל אנגל וד״ר אבי רווה. צילום: Abashidze Anastasiam
צוות המחקר במרכז בלווטניק לפיתוח תרופות באוניברסיטת תל אביב. מימין לשמאל- ד״ר אדי פיצ׳נוק, ד״ר דנה לאור, ד״ר חמוטל אנגל וד״ר אבי רווה.
צילום: Abashidze Anastasiam

חוקרים במעבדתו של פרופ' אהוד גזית במחלקה למיקרוביולוגיה מולקולרית וביוטכנולוגיה בפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת תל אביב פיתחו פלטפורמת מחקר חדשנית, המבוססת על מודל של יצורים חד-תאיים מסוג שמרים. מטרת המערכת היא לחקור את המנגנונים של מחלות מטבוליות תורשתיות, ביניהן: פנילקטונוריה, טירוזינמיה, מחלת סירופ מייפל – MSUD, הומוציסטינוריה ועוד, ולפתח עבורן תרופות. בהיעדר טיפול גורמות המחלות הללו לתופעות חמורות ביותר – כמו פגיעה רב-מערכתית, התדרדרות נוירולוגית, פרכוסים, מוגבלות שכלית ולעתים אף אוטיזם. הטיפול העיקרי המוכר כיום הוא דיאטה חריפה, שקשה מאוד לעמוד בה, לכל החיים.

החוקרים מצאו שהגורמים העיקריים לנזק הם מבנים עמילואידיים רעילים שנוצרים בתאים, מהסוג המוכר גם ממחלות נוירולוגיות קשות, כמו אלצהיימר ופרקינסון. עוד הם גילו שטיפול באמצעות מעכבי עמילואידים ידועים כמו חומצה טאנית, חומר טבעי המופק מצמחים, יכול למנוע את היווצרותם של המבנים העמילואידיים בתאי השמר ואת תמותת התאים. בעקבות הממצאים המעודדים מאמינים החוקרים שעבודתם עשויה לשמש בסיס לפיתוח תרופות יעילות ונגישות למחלות הגנטיות הקשות.
המחקר הובל על ידי ד"ר דנה לאור ממעבדתו של פרופ' גזית, בשיתוף עם מרכז בלווטניק לפיתוח תרופות באוניברסיטת תל אביב. המאמר התפרסם בינואר 2019 בכתב העת Nature Communications.

"עמילואידים הינם מבנים שנוצרים בתהליך של הרכבה עצמית," מסביר פרופ' אהוד גזית. "כבר זמן רב ידוע שהעמילואידים קשורים למחלות קשות של מערכת העצבים המרכזית, כמו אלצהיימר, פרקינסון, ALS והנטינגטון, וניסויים קודמים במעבדה שלנו הוכיחו שהם מאפיינים גם מחלות מטבוליות גנטיות. במחלות אלה נפגע גן האחראי על ייצור אנזים שמפרק מטבוליט מסוים (חומר המשתתף בתהליכי חילוף החומרים בגוף), ובהיעדר האנזים מצטברות בגוף כמויות גדולות של אותו מטבוליט אשר הצטברותו מובילה ליצירת מבנים עמילואידים שעלולים לגרום לנזקים קשים. לכל יילוד בישראל נערכות בדיקות לגילוי של כמה מהמחלות הללו, מכיוון שרק גילוי מוקדם יכול למנוע נזק חמור. נכון להיום, לחלק ניכר מהמחלות הללו אין טיפול יעיל, והחולים חייבים להימנע כל חייהם מצריכת מזונות המכילים את החומר שגופם אינו מסוגל לפרק."

 שמר האפייה, מודל למחקר ביולוגי, על מצע מזון מוצק (משמאל) ובהגדלה באמצעות מיקרוסקופ אור (ימין). קרדיט: Photo courtesy of Gazit Lab
שמר האפייה, מודל למחקר ביולוגי, על מצע מזון מוצק (משמאל) ובהגדלה באמצעות מיקרוסקופ אור (ימין). קרדיט: Photo courtesy of Gazit Lab

כהמשך לממצאים קודמים במעבדתו של פרופ' גזית, שבהם נבדקו מבני העמילואידים בתוך מבחנות במעבדה, ביקשו החוקרים הפעם לבחון את הצטברות העמילואידים בתוך תא חי. לשם כך הם פיתחו מודל של שמרים – אורגניזמים חד-תאיים, שמשמשים אותנו בדרך כלל לאפייה ולייצור משקאות אלכוהוליים, וחולקים עם האדם חלק ניכר מהגנום. אומרת ד"ר לאור: "למודלים שמריים מסוג זה יש יתרונות רבים במחקר, והם אף עומדים מאחורי שלושה פרסי נובל רק בעשור האחרון! אנחנו בחרנו בהם כי הם מאפשרים לנו לבצע מניפולציות גנטיות באופן זריז, יעיל ואמין, ובנוסף, הם שימרו לאורך האבולוציה מסלולים מטבוליים חיוניים, שקיימים בכל היצורים החיים, וכמובן גם באדם."

החוקרים יצרו מוטציה במערכת השמרית בגנים האחראים על ייצור אנזימים שמפרקים מטבוליט חיוני בשם אדנין. בהיעדר האנזימים המפרקים הצטברו בתא השמר מולקולות של אדנין, שהתקבצו יחדיו למבנים עמילואידיים, וגרמו למותו של התא. "בדקנו שמרים עם רמות שונות של אדנין," מתארת ד"ר לאור. "גילינו שעד רמה מסוימת, האדנין אינו הורג את התא, ואז בבת אחת, כשהוא עובר רמה מסוימת, התא מת. ההסבר לכך הוא שדרושה רמה מסוימת של אדנין כדי להניע תהליך של הרכבה עצמית, שבו נוצרים מבנים עמילואידיים. מסתבר שהמבנים הללו – ולא האדנין כשלעצמו – הם שהורגים את התא." בשלב הבא הוסיפו החוקרים למערכת חומצה טאנית, חומר טבעי המופק מצמחים, שידוע כי הוא מעכב את היווצרות העמילואידים. ואכן, המבנים הרעילים לא נוצרו, ותמותת תאי השמר נמנעה.

"המחקר שלנו יכול לשמש כפלטפורמה לפיתוח תרופות למחלות מטבוליות תורשתיות ונדירות שגורמות סבל רב לחולים, ולרובן אין כיום פתרון זמין ונוח," מסכמת ד"ר לאור. "כל מחלה לכשעצמה נדירה, אך ביחד הן מהוות חלק ניכר מכלל החולים במחלות גנטיות מולדות. במקום דיאטה קיצונית לכל החיים, אנחנו מבקשים לפתח תרופות וטיפולים נגישים. בעקבות הצלחת המחקר הראשון במודל שמרי, הגשנו פטנט לרישום, והצלחנו לגייס מימון מטעם האוניברסיטה על מנת להמשיך בפיתוח הטכנולוגיה. כיום אנחנו ממשיכים לפתח מודלים שמריים עם מוטציות למחלות מטבוליות נוספות, ולהיעזר בהם כדי לנסות לגלות תרופות פוטנציאליות, שיוכלו לשפר ללא הכר את איכות חייהם של החולים, ואף להציל חיים."

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:17

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

תגובה אחת

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן