חוקרי הטכניון מציעים השקת פרויקט בינלאומי חדש בתחום האימונולוגיה

מטרתו לקטלג את טביעת האצבע הפפטידית החיסונית של תאי האדם ולהשתמש בטביעות אצבע אלו לזיהוי מחלות

בשנים אחרונות הולך ומסתיים השלב הקשה והחשוב בפרויקט הגנום האנושי. במהלכו נוצר ידע מולקולרי עצום הכולל את המידע הגנטי של בני האדם שעיקרו קביעת רצפי הנוקלאוטידים של אנשים רבים. הידע הזה כבר תורגם לשימושים מחקריים ורפואיים שונים ואפשר לגלות את רצפי חומצות האמינו של כל מגוון החלבונים השונים של בני האדם.

לאחרונה, עם הגעתו לבשלות של פרויקט הגנום האנושי, שואלים המדענים את עצמם “מה הלאה?” ברור שקביעת רצפי הגנומים השונים אינה סופו של תהליך. יש עדיין רק ידע חלקי על אילו מהגנים השונים אכן משמשים ליצורם של החלבונים בתאים השונים ברקמות הגוף. יש לקבוע את כמותם של החלבונים בתאים וברקמות השונות, ולהמשיך ולגלות אילו חלבונים משתתפים בתהליכי החיים השונים, וכיצד המבנה התלת מרחבי שלהם מאפשר את תפקודיהם השונים. כמו כן מושקע מאמץ רב בבירור אילו שינויים עוברים חלבוני התאים לאחר שנוצרו, מה גורם להם להתפרק, ולכמה זמן הם נשארים בתאים עד לפירוקם. כמובן, שידע רחב זה חשוב במיוחד לצורך הבנת מנגנוני התפקוד של התאים, במיוחד כיצד החלבונים השונים מתפקדים כאשר התאים הופכים להיות סרטניים או נגועים בגורמי מחלות מידבקות, כמו ווירוסים וחיידקים. הבנת הקשר בין המבנה והתפקוד של חלבוני התאים השונים מאפשרת לפתח תרופות חדשות למחלות השונות וליצר וחיסונים יעילים יותר למניעתן.

אחד מתחומי המחקר שיצאו נשכרים במיוחד מפרויקט הגנום האנושי עוסק בפיתוח שיטות מתקדמות לגילוי מוקדם של מחלות ולהתאמה אישית של הטיפול, במיוחד במחלת הסרטן. ואכן, בשנה האחרונה הצליחו חוקרי הטכניון לפתח שיטה חדשנית שתשמש בעתיד לאבחון מחלות, המבוססת על בדיקת דם פשוטה. שיטה מתקדמת זו לא הייתה יכולה להיווצר ללא הידע הרב שהושג, בין השאר, על ידי פרויקט הגנום האנושי. תיאור השיטה החדשנית דווח בעיתון בינלאומי חשוב PNAS, שהוא כתב העת של האקדמיה האמריקנית למדעים. השיטה פותחה במעבדתו של פרופסור אריה אדמון מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, על ידי ד”ר מיכל בסני-שטרנברג במסגרת עבודת הדוקטורט שלה. כהמשך לתגלית חשובה זו, פרופסור אדמון וד”ר בסני-שטרנברג מציעים במאמר שהתפרסם באחרונה בכתב העת המדעי היוקרתי Molecular and Cellular Proteomics לפתח כיוון מחקרי חדש שיתבסס על התגליות האחרונות, ועל ההתקדמות הטכנולוגית הרבה, ויהיה ליבו של פרויקט בינלאומי שיביא להבנה מעמיקה עוד יותר של גוף האדם ויאפשר פיתוח של חיסונים יעילים יותר למחלות שונות, ובניהם מחלות מדבקות, סרטן, ומחלות אוטואימוניות ודלקתיות.

השיטה החדשה לאבחון מחלות והפרויקט החדש המוצע על ידי פרופסור אדמון מתבססים על העובדה שכל תאי הגוף (חוץ מתאי דם אדומים) של בני האדם, מציגים על פניהם מגוון רב של פפטידים שונים המשמשים כדי ליידע את מערכת החיסון על מצב בריאותם. למערכת החיסון של כל בעלי החיים חשוב מאוד לדעת בכל רגע על מצב הבריאות של התאים השונים, כדי למנוע התפשטות מחלות בגוף כאשר התאים נדבקים בגורם מחלה כלשהוא המתרבה בתוכם. הכלי העיקרי שבעזרתו לומדת מערכת החיסון על פלישה של פתוגנים, כמו וירוסים וחיידקים, אל תוך התאים מבוסס על הצגת פפטידים על פני התאים בעזרת חלבון HLA (Human Leukocyte Antigen– קומפלקס התאמת רקמות). פפטידים אלו, הבנויים ממקטעים של שמונה עד אחת-עשרה חומצות אמינו, נוצרים בתוך התאים כתוצאה מפירוקם של חלבוני התא השונים. בדרך כלל חלבוני התאים מתפרקים לאחר שמיצו את תפקידם התאי או במידה וחלו תקלות בתהליך יצורם והם נוצרו בטעות כחלבונים פגומים. פפטידים אלו, נשלחים על ידי התאים אל פניהם, וכך הם מעדכנים את מערכת החיסון אילו חלבונים נוצרו בתאים והתפרקו בתוך התאים. כל זמן שהתאים בריאים, גם החלבונים שהם מיצרים ומפרקים, הם חלבונים נורמאליים, ומערכת החיסון אינה צריכה לפעול. אך כאשר התאים נדבקים בגורם מחלה כל שהוא, כמו וירוס או חיידק שחדרו לתוכם, או כאשר הם משתבשים והופכים להיות תאים סרטניים, הם מתחילים ליצר בתוכם חלבונים שאינם מיוצרים בתאים בריאים. כאשר החלבונים הוויראליים או הסרטניים האלו מתפרקים, הפפטידים, תוצרי הפירוק שלהם, נשלחים על ידי החלבון קומפלקס התאמת הרקמות אל פני התאים החולים, ושם הם מוצגים “ומיידעים” את מערכת החיסון על מצב המחלה. תאי מערכת החיסון, הנקראים לימפוציטים מסוג T,יודעים לזהות את העובדה שעל התאים החולים מוצגים פפטידים שמקורם בחלבונים הקשורים בגורם המחלה. תאי ה T בתגובה הורגים את התאים הנגועים, ובו זמנית מתריעים בפני מערכת החיסון להתעורר ולפעול ביתר תוקפנות כלפי גורם המחלה.

בשנים האחרונות התפתחו שיטות חדשות והומצאו מכשירים משוכללים המאפשרים את זיהוי וקביעת הכמות של חלבונים המצויים בתוך התאים ובאותן שיטות גם לזהות ולקבוע את הכמות של הפפטידים המוצגים על ידי קומפלקס התאמת הרקמות על פני התאים. התפתחויות אלו מאפשרות את זיהויים של אלפי פפטידים, ועל ידי השוואה בין תאים חולים ובריאים ניתן לזהות את הפפטידים המופיעים רק, או בעיקר, בתאים נגועים במחלות ויראליות או פפטידים המופיעים בסוגי סרטן שונים. גילוי פפטידים אלו מאפשר פיתוח טיפול חיסוני למחלות מדבקות ולסרטן. כמו כן, ידע רחב על מגוון הפפטידים האלו יכול לשמש כמקור אינפורמציה עשיר על התהליכים הביוכימיים המתרחשים בתוך התאים ועל מצב בריאותם, ולכן חשיבותו המחקרית והרפואית רבה ביותר.

החוקרים מציעים שאכן הזמן בשל להקמת פרויקט בין לאומי חדש, שיקרא פרויקט האימיונופפטידום האנושי, והוא יתרכז בזיהויים של כלל הפפטידים המוצגים על ידי קומפלקס התאמת הרקמות בתאים השונים של הרקמות השונות בבני האדם בחולי ובבריאות, ובהתאם לתת-הסוגים השונים של חלבון זה באוכלוסייה האנושית. ידועים כיום מעל שלושת אלפים של אללים של חלבוני קומפלקס התאמת הרקמות, וכל אחד מתת הסוגים האלו יכול להציג מגוון של אלפי פפטידים שונים. לפיכך השונות של הפפטידים המוצגים על פני התאים השונים של בני האדם היא רבה מאוד, וודאי מגיעה למיליונים. ואכן ההתפתחות טכנולוגית התחום ספקטרומטריית המסות מאפשרת זיהויים של עשרות אלפים של פפטידים שונים המוצגים על סוגי תאים שונים.

הפרויקט המוצע הוא שאפתני במיוחד ויוכל להתבצע רק תוך שיתוף פעולה בין לאומי רחב. עלותו גבוהה וכמובן יעברו שנים רבות עד להשלמתו, אך ברור שהתועלת האפשרית מפרויקט כזה היא עצומה ותרומתה לרפואה מידית. במידה ופרויקט האימיונופפטידום האנושי אכן יצא לדרך והידע שיתקבל במהלכו אכן יהיו זמינים לכלל הקהילה המדעית והרפאית בעולם דרך האינטרנט, יוכלו החוקרים השונים בעולם להשתמש בידע ולפתח טיפולים חיסוניים למחלות רבות, ולא רק למחלות המדבקות, אלא גם לסוגי הסרטן השונים ולמחלות אוטואימוניות רבות הנובעות מתקלות שגורמות לפעילות יתר של המערכה החיסונית.