פרופ’ אביב מצר מפתח דור חדש של דימות בתהודה מגנטית כמותית, שמטרתו למדוד שינויים מיקרוסקופיים במיאלין ובסביבת המים ברקמה, ולספק לרופאים כלי מדויק יותר להבנת הנזק ולבחינת טיפולים המעודדים רימיאליניזציה
פרופ’ אביב מצר, חוקר הדמיית מוח במרכז למדעי המוח ע”ש אדמונד ולילי ספרא באוניברסיטה העברית, רוצה לקחת את אחד הכלים המוכרים ביותר ברפואה—בדיקת ה-MRI, ולעשות לו “שדרוג תפקיד”. במקום תמונה מרשימה אך בעיקר איכותית, הוא שואף להפוך אותה לכלי מדידה מדויק שמצליח ללכוד תהליכים זעירים המתרחשים בתוך הרקמה.
זהו לב המחקר הנתמך בידי הקרן הלאומית למדע: להפוך אות שמקורו מיקרוסקופי למפה כמותית של המוח. כפי שמצר מסביר, “בדרך כלל רואים שינויים גדולים, למשל במקרה של טרשת נפוצה ניתן לזהות נגעים גדולים – מקרוסקופיים. אבל מקור הסיגנל שלו הוא לא מקרוסקופי אלא מיקרוסקופי—האינטראקציות העדינות בין מולקולות מים לבין הסביבה שלהן.”
מה השאלה? כיצד נהפוך את בדיקת ה-MRI לכלי מדידה מדויק שמצליח ללכוד תהליכים זעירים המתרחשים בתוך הרקמה?
מ”תמונה יפה” ל”מפה פיזיקלית“
המחקר מבוסס על הבנה בסיסית: ה-MRI בעצם מודד את ההתנהגות של מולקולות מים ברקמה. אבל המים לא “מרחפים באוויר”—הם כל הזמן באינטראקציה עם הסביבה: עם שכבות מיאלין, עם חלבונים, עם ברזל ועוד רכיבים. במובן הזה, מולקולות המים הן מעין “חיישנים טבעיים” שמסתובבים בכל מקום, וה-MRI הוא הדרך לקרוא את האות שהן משאירות.
במקום תמונת MRI שתלויה בהגדרות המכשיר ובמפעיל, ” דימות בתהודה מגנטית כמותי” quantitative MRI או qMRI מספקים מספרים פיזיקליים: זמן שלוקח לפרוטונים במים לחזור למצב מנוחה מגנטי אחרי שהמכשיר “הפריע” להם, נפחי מים בתת-מדורים, ומדדים שניתנים להשוואה בין אנשים ובין סריקות. “זו לא תמונה יותר – זה הופך למפה”, אומר מצר.
המטרה הביופיזיקלית היא לבנות מודלים שמפרשים את התנהגות המים כמו “טביעת אצבע”: האם המים נמצאים בסביבה עשירה במיאלין? האם המיאלין צפוף והדוק או דווקא רופף ופגוע? כפי שמצר מנסח את זה: “אנחנו רוצים להפוך את ה-MRI לסוג של חיישן מדויק. התוצר מזכיר מיקרוסקופיה. זה מושג שקוראים לו in vivo histology – היסטולוגיה בגוף חי.”
“כמו חוט חשמל בלי בידוד“
למה זה כל כך חשוב? הדוגמה המרכזית היא טרשת נפוצה, מחלה שבה מערכת החיסון תוקפת את מסילות “החומר הלבן” במוח ובחוט השדרה. האקסונים – “חוטים” שמעבירים אותות חשמליים בין תאי עצב מצופים בשכבת בידוד שומנית הנקראת מיאלין. “כמו שחוט חשמל עטוף בשכבת בידוד”, מצר מתאר, “ובטרשת נפוצה מערכת החיסון פוגעת במעטפת הזאת.”
הייחוד של המחלה הוא בדינמיקה שלה: יש שלב התקפי-הפוגתי שבו הנזק בא והולך, לעיתים עם תיקון חלקי (רימיאליניזציה – בניה מחדש של המיאלין). אבל בשלב המתקדם, הפרוגרסיבי, הנזק כבר כל כך גדול שהתיקון לא יעיל, והנזק הופך קבוע.
בעולם הרפואה מפתחים טיפולים שמנסים לשפר או להניע רימיאליניזציה—אחת הבעיות הגדולות עבורם היא מדידה. “קשה לבדוק אותם בבני אדם… אפשר לבדוק את הצלחתם לפי שינוי בתסמינים… וזה מאוד לא ישיר”, מסביר מצר.
כאן בדיוק הוא רוצה להכניס “סמן” חדש: לא מבחן תפקוד ולא הערכה סובייקטיבית, אלא מדד שנוגע במבנה עצמו – עד כמה המיאלין “הדוק”, ואילו תת-סביבות מים קיימות בכל נקודה ברקמה.
בעולם הרפואה מפתחים טיפולים שמנסים לשפר או להניע רימיאליניזציה (בנייה מחדש של המיאלין) אצל חולי טרשת נפוצה. אחת הבעיות הגדולות היא מדידה.
איך בודקים שהמדד באמת עובד?
המחקר מתקדם בשלבים. ראשית, בונים מודל מתמטי-פיזיקלי שמתאר כיצד שינויים במבנה המיאלין אמורים להשפיע על התנהגות מולקולות המים ועל האות שנמדד ב-MRI.
אחר כך בודקים את המודל על “פנטומים” – דגמי מעבדה מבוקרים שמדמים רקמה, שבהם אפשר לשנות באופן ידוע מראש פרמטרים כמו צפיפות או “הידוק” המיאלין. אם המדד הכמותי מצליח לזהות את השינוי הידוע, עוברים לשלב הבא. שלבי המחקר הללו נעשים בהובלת ד״ר רונה שהרבני, חוקרת במעבדת מצר ומנהלת יחידת ה-MRI במכון ספרא לחקר המוח באוניברסיטה העברית.
המחקר כולל שני כיוונים טכניים שונים: אחד מבוסס Magnetization Transfer ואחד מבוסס 2T, כל אחד “מספר” משהו מעט אחר על הסביבה המיקרוסקופית, וביחד הם אמורים לתת תמונה משלימה.
לבסוף מגיע מבחן המציאות: סריקות של נבדקים בריאים וחולים. הניסוי מתוכנן להיעשות בשיתוף פעולה עם ד״ר מיכל כהן משערי צדק ועם פרופ׳ Paul Friedemann מבית החולים Charité בברלין. במקביל, תהיה בדיקה בבעלי חיים: מודל של פגיעה במיאלין שנסרק באוניברסיטת תל אביב על ידי פרופ’ בן אלעזר ופרופ’ פרנקל, ושאותו ניתן להשוות ישירות להיסטולוגיה אמיתית—כלומר, לצביעה מיקרוסקופית של הרקמה.
למה זה משנה?
מצר מדגיש שהמחקר אינו “פיתוח תרופה” אלא יצירת כלי מדידה בסיסי: “זה מחקר בסיסי מתוך שאיפה לייצר ידע לעולם הרפואה וחקר המוח לא רק לטרשת נפוצה. הצלחה בפרויקט תשמש גם חוקרי הזדקנות, התפתחות ועוד מצבים מוחיים הקשורים לחומר הלבן במוח. אנחנו מייצרים משהו שיהיה נחלת הכלל.”
בעולם שבו טיפולים מתקדמים יותר ויותר—ובעיקר טיפולים שמכוונים לשיקום ולא רק להאטה, כלי מדידה טוב יכול להיות ההבדל בין ניסוי קליני ש”נראה מבטיח” לבין טיפול שמוכח שהוא משנה את מהות המחלה.
מצר מצביע גם על אתגר נוסף: להבין מראש למי טיפול מסוים צפוי לעזור ולמי לא, כדי לא “להפיל” ניסוי בתרופה טובה על מדד לא נכון. במילים אחרות: אם נדע למדוד טוב יותר מה באמת קורה ברקמה, נוכל גם לטפל טוב יותר.
עוד בנושא באתר הידען:
