המהפך

מדעני מכון ויצמן הצליחו להפוך במעבדה את התכונות המאפשרות לתאי סרטן המעי ליצור גרורות סרטניות. כידוע, התפשטות הגרורות היא השלב המסוכן והקטלני של מחלות הסרטן. תגלית זו עשויה להוביל לפיתוח תרופות מיוחדות שישנו את תכונות התאים הגרורתיים ויבלמו את התהליך המסוכן של התפתחות גרורות סרטניות. התגלית פורסמה באחרונה בכתב העת: The Journal of Cell Biology

סרטן המעי הוא מחלת הסרטן הנפוצה ביותר בין גברים בישראל, והשנייה בקרב נשים בישראל.
פרופ' אברי בן-זאב ותלמידת המחקר מרליס קונצ'י-סורל מהמחלקה לביולוגיה מולקולרית של התא במכון ויצמן למדע, גילו שהתנהגותם של התאים הסרטניים הגרורתיים נובעת מתקלה במנגנונים ה"מדביקים" יחד תאים. התאים נצמדים זה לזה באמצעות מולקולות הצמדה,
ובהן שני חלבונים מרכזיים: קטנין-בטא וקדהרין-אי, המצויים בקרבת קרום התא. לקטנין-בטא יש תפקיד נוסף: כשהוא נמצא בתוך הגרעין של התא, הוא שולט בהתבטאותם של גנים מסוימים.
קטנין-בטא ידוע במעורבותו בסוגי סרטן שונים, ובהם סרטן המעי הגס (עלייה בכמות החלבון הזה אופיינית ל-90 אחוזים מהחולים בסרטן המעי). זה שנים אחדות ידוע שקטנין-ביטא מפעיל גנים שונים, אך הזהות המדויקת של הגנים האלה נותרה בגדר תעלומה. במחקר קודם זיהתה קבוצת המחקר של פרופ' בן-זאב מספר גנים המופעלים על-ידי קטנין-בטא,והמעורבים בהתפתחות סרטן עור מסוג מלנומה וסרטן המעי.
במחקר הנוכחי שבוצע במעבדה, התברר לחוקרים שכמויות גדולות יחסית של קטנין-בטא מצויות בגרעיניהם של תאים סרטניים גרורתיים של סרטן המעי, דבר שבמפתיע גורם פיחות בנטייתם של התאים להיצמד אלה לאלה, ומאפשר לתאים בודדים להינתק מהגידול. כאשר תהליך כזה מתחולל בגוף חי, משמעותו היא שתאים סרטניים מתנתקים מהגידול המקורי ויכולים להגר בדרכם לייסוד גרורה סרטנית חדשה במקום כלשהו בגוף.
כיצד משפיע הקטנין-בטא המצוי בגרעין התא על התנהגותו של התא הסרטני? מתברר שבשלב הראשון הוא מפעיל גן הקרוי "סלאג". גן זה בולם את ייצור ה"שותף" הטבעי של קטנין-בטא בהידבקות תאים, קדהרין-אי. התא שמפיק כמות קטנה מדי של קדהרין-אי לא מצליח להיצמד לתאים שכנים. כתוצאה מכך התא (שמקבל צורה הדומה לסירה), יכול לעזוב את רקמת התאים, לחדור לרקמות שכנות ולזרם הדם, ודרכו לנדוד לרקמות מרוחקות, להתרבות בהן ולייסד גרורות סרטניות חדשות.
קבוצת המחקר של פרופ' בן-זאב מצאה שכאשר תא נודד כזה נמצא בסביבה צפופה המכילה תאים דומים, הכמויות הקטנות של קדהרין-אי המצויות בהם מספיקות כדי לגרום לגיוס מולקולות של קטנין-בטא מהגרעין. תהליך זה גורם בהמשך ל"הידבקות" של התא המהגר לתאים המהגרים האחרים, ולאיבוד היכולת של התא לנדוד ביחידות בדרכו לייסוד גרורה סרטנית חדשה. פרופ' בן-זאב מסביר שהקטנת כמות הקטנין-בטא שבגרעין מפחיתה את שיעור ההתבטאות של הגן "סלאג", דבר שגורם להגדלת שיעור הייצור של קדהרין-אי. כתוצאה מהתרבותו של ה"שותף לדבר הידבקות", התאים נדבקים זה לזה ויוצרים התארגנות דמויית רקמה, דבר שמשמעותו היא איבוד התכונות הגרורתיות של התא המהגר הבודד. המדענים מקווים להשתמש בדרך של השתקת הגן "סלאג" לצורך בלימת התפשטותן של גרורות סרטניות בגופם של חולים בסרטן המעי, וייתכן שגם במחלות סרטניות אחרות.


ריקוד המולקולה:

מדעני מכון ויצמן פיתחו שיטה לתיעוד דינמי של תהליכים המתחוללים באנזים בזמן פעילותו. השיטה תאפשר לעצב תרופות סינתטיות חדשות שיכוונו למטרות מדויקות כל מי שהכין אי פעם עוגת דבש וטרח להתבונן בדבש המתגולל ומתערבב בבלילת העוגה, יודע שלא יהיה זה פשוט לתאר את התהליך הזה בסדרת תצלומים דוממים. הקושי נובע בעיקר מהצורך לזהות ולתעד את שברירי השנייה המשמעותיים בתהליך, כך שרצף התמונות שיתקבל אכן יתאר את עיקרו של התהליך. מדענים שמבקשים לתעד תהליכי גומלין בין מולקולות שונות (לדוגמה, פעולתם של אנזימים שונים על מולקולות המצויות בסביבתם), מוצאים את עצמם במצב דומה, אם כי מאתגר יותר מבחינה טכנית, הן בשל גודלן הזעיר של המולקולות והן בשל המהירות הרבה שבה הן פועלות. פרופ' אירית שגיא מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע פיתחה באחרונה דרך מקורית וראשונה מסוגה להתמודד עם האתגר הזה. במאמר שהתפרסם בכתב העת המדעי Nature Structural Biology, היא מתארת שיטה לתיעוד דינמי של תהליכים ושינויים מבניים המתחוללים במולקולה של אנזים בזמן פעילותו. הודות לשיטה החדשה יכולים המדענים לצפות, לראשונה, בסרטוני וידיאו ברזולוציה גבוהה המאפשרת לראות תנועה של אטומים בודדים המשנים את מקומם במולקולת האנזים.
כדי להפיק את סרטון הווידיאו שלהם "בשידור חי," משתשמשים פרופ' שגיא וחברי קבוצת המחקר שלה, בטכניקה דומה לצילום הידועה בתחום שידורי הספורט בטלוויזיה (אך המתבצעת בסדרי גודל מולקולריים). בשיטה זו מקפיאים את התהליך בשלבים מסוימים, ומשתמשים בשיטות מתקדמות מתחום האנליזה הכימית כדי לקבוע את המערך המולקולרי המדויק המתקיים בכל שלב.
כך, למעשה, הצליחו המדענים להטיל את משטר הפיקוח של האח הגדול בעולמן המיקרוסקופי של המולקולות. "השיטה הזאת," אומרת פרופ' שגיא, "פותחת חלון אפשרויות חדש בתחום פיתוח התרופות. עכשיו אנו יכולים לזהות במדויק את החלקים הפעילים במולקולת האנזים, ואת השינויים המבניים שמתחוללים במולקולה במשך התהליך שבו היא פועלת את פעולתה.
הודות לתובנות שאפשר להשיג בדרך זו, אפשר יהיה לעצב תרופות סינתטיות חדשות שיכוונו למטרות מדויקות כגון השפעה על מיקומו ופעילותו של אטום בודד במולקולה".
פרופ' שגיא וחברי קבוצת המחקר שלה מנסים בימים אלה להגשים את החזון הזה, במחקר שבו הם מפתחים חומר תרופתי שנועד לבלום את את התפשטותם של גידולים סרטניים בגוף. הסרטן שמנסה להתפשט בגוף היה מתקשה מאוד לעשות זאת, אילמלא סייעו לו "בוגדים" שונים, מתוך הגוף. אחד מה"בוגדים" הפוטנציאליים האלה, הוא אנזים ממשפחת אנזימים הקרויה מטלופרוטאינז. האנזים הזה מפרק את הג'לטין שבמרווחים הבין- תאיים, וכך הוא פורץ ומפלס דרך לגרורות ששולח התא הסרטני. פרופ' שגיא משתמשת בטכניקת המעקב החדשה שלה כדי לעקוב אחר פעילותו של האנזים הבוגד, ועל-פי ממצאי המעקב, לעצב מולקולה מיוחדת שתבלום ת פעילותו ההרסנית.


המופע של היגס:

חוקרים וסטודנטים במכון ויצמן הגיעו למקום הראשון בתחרות
בין-לאומית לגילוי "חלקיק חומר פיקטיבי"

"זו תהיה המכונה המורכבת ביותר שנבנתה אי-פעם", אומר פרופ' אהוד דוכובני ממכון ויצמן למדע על מאיץ החלקיקים החדש הנבנה עתה במעבדה האירופית לחקר פיסיקת החלקיקים. מכ- 50 מדינות מתכוננים לבצע באמצעות המאיץ הזה - שבנייתו תושלם בשנת 2007 - סדרה של ניסויים שמיועדת, בין היתר, לגלות הוכחות לקיומו של חלקיק ה"היגס", שעל פי התיאוריה הפיסיקלית המקובלת ("המודל הסטנדרטי") אחראי לקיומה של כל המאסה ביקום.
בנוסף לבניית המאיץ עמלים פיסיקאים בכל העולם, לרבות במכון ויצמן למדע, עלבנייתם של רכיבים שונים בגלאי החלקיקים הקרוי ATLAS . גלאי זה, שיזהה ויתעד את תוצאות התנגשויות החלקיקים שיתחוללו במאיץ, יקלוט בכל רגע כמות מידע הגדולה יותר מכמות המידע שזורם בכל רשתות הטלפון בעולם גם יחד. מכאן ברור, שהאתגר הגדול שיעמוד לפני המדענים יהיה הצורך לעבד ולפענח את כמות המידע העצומה הזאת, ולגלות בה תופעות שטרם נצפו; לדוגמה, תוצאות המעידות על הימצאו של חלקיק ה"היגס".

השאלה היא כיצד אפשר לזהות ולפרש כיאות תופעה הנצפית בפעם הראשונה? כדי להתכונן לקראת ההתמודדות הזאת, החליטו ב- CERN לבצע ניסוי "יבש": ליצור שטף מידע פיקטיבי בכמות ובאופי של שטף המידע העתיד לזרום מגלאי ATLAS בניסוי האמיתי, ולנסות לעבד ולפענח את המידע הפיקטיבי הזה, ולגלות בו תופעות העשויות להצביע על הימצאו של חלקיק (פיקטיבי) חדש. שטף המידע הפיקטיבי הזה הכיל מיליוני אירועים, והוסתרו בו מספר רמזים לקיומו של חלקיק פיקטיבי חדש. המידע הגולמי הוצע לעשרות קבוצות של חוקרים צעירים וסטודנטים מאוניברסיטאות וממכוני מחקר במקומות שונים בעולם, שהתחרו ביניהם בניתוח המידע וב"גילוי" החלקיק החדש הפיקטיבי.
בסיומה של התחרות הבין-לאומית הגיעה למקום הראשון קבוצה של חוקרים ממכון ויצמן למדע, בהנחייתם של פרופ' אהוד דוכובני ופרופ' עילם גרוס, ובהשתתפותם של החוקר הבתר-דוקטוריאלי ד"ר מיכאל ריבלין, ותלמידי המחקר אריה מלמד-כץ, לידיה זיוקוביץ ופטר רנקל. יחד אתם הגיעה למקום הראשון גם קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג', אנגליה. הפרס הראשון, משחק חשיבה מעץ, מוצג כיום בחדר הסמינרים של הקבוצה. חברי הקבוצה ממשיכים להתכונן לקראת הדבר האמיתי, שטף המידע שיגיע מהניסוי במאיץ החלקיקים החדש שיחל לפעול בשנת 2007.