ידענים: מיכשור רפואי | פרסי נובל

מאת 4 באוקטובר 2017 אין תגובות

בקרוב נוכל לקבל תמונות מפורטות במיוחד של מולקולות החיים ברזולוציה אטומית, בזכות ההתגברות על תופעת הרס של חומרים ביולוגיים בשל עצם הצפיה בהם, בידי שלושה מדענים שזכו להכרה כבר בשלבי השימוש הראשונים במכשיר במעבדות

דוגמה לשיפור הרזולוציה של ביו-מולקולה: מצד שמאל, לפני שנת 2013; מצד ימין, כיום.

בקרוב נוכל לקבל תמונות מפורטות במיוחד של מולקולות החיים ברזולוציה אטומית. פרס הנובל בכימיה לשנת 2017 מוענק לשלושה חוקרים: יוהכים פרנק מארה"ב, ז'אק דובושה משוןייץ וריצ'ארד הנדרסון מבריטניה עבור הפיתוח של מיקרוסקופיה אלקטרונית קריוגנית חדשנית המפשטת ומשפרת בו זמנית את הדימות של ביו-מולקולות – מולקולות החיים. שיטה זו קידמה את תחום הביוכימיה לעידן חדש ומרתק.

תמונה מהווה את המפתח הבסיסי להבנה אנושית. פריצות דרך מדעיות התבססו במקרים רבים על ויזואליזציה מוצלחת של עצמים בלתי נראים לעין האנושית. אולם, במפות ביוכימיות נותרו עדיין פערים רבים לאור העובדה כי הטכנולוגיה הקיימת בתחום זה מתקשה להפיק תמונות ברורות של מולקולות החיים. השיטה של מיקרוסקופיה קריו-אלקטרונית שינתה את המצב מקצה לקצה. חוקרים מסוגלים כיום להקפיא את התנועות המזעריות של ביומולקולות ולצפות בתהליכים שעד כה היו עלומים לגמרי, תהליכים החיוניים הן להבנת הביוכימיה של החיים והן בעבור הפיתוח של תרופות יעילות ומתקדמות יותר.

מזה זמן רב האמינו החוקרים כי מיקרוסקופים אלקטרוניים מתאימים רק עבור הצפייה בחומר מת, מכיוון שאלומת האלקטרונים העוצמתית הורסת כל חומר ביולוגי חי. אולם, בשנת 1990 החוקר ריצ'ארד הנדרסון הצליח להשתמש במיקרוסקופ אלקטרוני על מנת לקבל תמונה תלת-ממדית של חלבון ברמה האטומית שלו. פריצת דרך זו הוכיחה את הפוטנציאל האדיר של שיטה זו.

החוקר יוהכים פרנק הפך את השיטה לנפוצה ופשוטה יותר. בין השנים 1975 ל-1986 הוא פיתח שיטה לעיבוד תמונות שבמהלכה התמונות הדו-ממדיות והמעורפלות המתקבלות ממיקרוסקופ אלקטרוני עוברות ניתוח ומתמזגות תוך חשיפת המבנה התלת ממדי באופן ברור וחד.

ז'אק דובושה הוסיף מים למיקרוסקופ האלקטרוני. מים נוזליים מתאדים בתא הוואקום המשמש במיקרוסקופים אלקטרוניים, ולכן ביו-המולקולות מתפרקות. בתחילת שנות השמונים דובושה הצליח לזגג מים – הוא קירר את המים במהירות כה גבוהה כך שהיא הפכה למוצק זגוגי מסביב לדוגמה הביולוגית, ובכך התאפשר לביומולקולות להיוותר בצורתם המקורית ולא להתפרק, אפילו בתא וואקום.

בעקבות תרומתם של שלושת החוקרים הללו, השתפר פלאים התחום של מיקרוסקופיה אלקטרונית. בשנת 2013 החוקרים הצליחו להשיג את הרזולוציה האטומית הנדרשת, וכיום חוקרי ביוכימיה מסוגלים לייצר מבנים תלת-ממדיים של ביומולקולות באופן שיגרתי ויומיומי. במהלך השנים האחרונות מאז, הספרות המדעית הפכה לגדושה בתמונות מופלאות של מולקולות ביולוגיות רבות מספור, החל מחלבונים האחראים לעמידותם של חומרי אנטיביוטיקה ועד למבנהו המפורט של נגיף הזיקה. תודות לתרומתם של שלושת חתני פרס הנובל לכימיה לשנת 2017, תחום הביוכימיה ניצב כעת בפתחו של עידן חדש ומרתק שהעיד שלו רק מתחיל עכשיו.

הוספת תגובה

  • (will not be published)