התגלית מהווה עדות חדשה ומוחשית לתהליך מרתק של פירוק של גלקסיות ננסיות בידי גלקסיות גדולות יותר
מחקרים
RESEARCH
מה מעניין אותך?
מחקר
20.11.2018
מלחמת הכוכבים: אסטרונומים של אוניברסיטת תל אביב גילו עדויות ל'טרף' של
- מדעים מדויקים
- מדעים מדויקים
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, בהובלת ד"ר נח ברוש מבית הספר לפיסיקה ולאסטרונומיה, זיהו גוף שמימי בלתי מוכר במרחק של כ-300 מיליון שנות אור מאיתנו: מעין 'ראשן' עם 'ראש' אליפטי שבמרכזו שתי גלקסיות, ומאחוריו 'זנב' ענק באורך של כ-500,000 שנות אור. החוקרים סבורים כי התגלית מהווה עדות חדשה ומוחשית לתהליך מרתק ביקום: בליעתה של גלקסיה גמדית על ידי שתי הגלקסיות הגדולות שבקרבתה.
משיכה קטלנית
"אנחנו סבורים שזוהי עדות מוחשית לתהליך שמתרחש ביקום ללא הרף: פירוק של גלקסיות ננסיות בידי גלקסיות גדולות יותר," מסביר ד"ר נח ברוש מבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר. "אירוע כזה, שאורך כמיליארד שנים, מתרחש כשהכוכבים של הגלקסיה הננסית נמשכים על ידי כוח הכבידה של הגלקסיות הגדולות".
"במקרה שלפנינו, ראש הראשן נוצר ככל הנראה מכוכבי הגלקסיה הננסית שהיו קרובים לשתי הגלקסיות 'הטורפות' הנצפות במרכז הראש, ואילו הזנב הענק מורכב משרידיהם של כוכבים רחוקים יותר בגלקסיה המתפרקת. למעשה התצפית שלנו לכדה את תהליך הפירוק בעיצומו".
אקשן בשמיים
"אנחנו מחפשים אקשן בשמיים. אנחנו צופים באופן תמידי בגלקסיות ובאזורים הקרובים אליהן כדי לזהות עדויות לשינויים. האם הגלקסיה גדלה או מצטמצמת? האם היא נמצאת באינטראקציה כלשהי עם גלקסיות נוספות?", ומוסיף "בתצפיות שלנו אנחנו עוקבים כבר זמן מה אחר קבוצות צפופות של גלקסיות, המכונות Hickson Compact Group HCG)), על שם האסטרונום הקנדי פול היקסון, שזיהה אותן ב-1982. ההנחה שככל שהן קרובות זו לזו יתרחשו ביניהן יותר פעילויות".
קבוצת הגלקסיות שנצפתה במחקר הנוכחי נקראת HCG 98. היא מורכבת מקבוצה צפופה של ארבע גלקסיות, ושוכנת במרחק 300 מיליון שנות אור מכדור הארץ. לשם השוואה, קצה היקום הנראה כיום נמצא במרחק כ-14 מיליארד שנות אור מכאן, כך שקבוצת HCG 98 היא למעשה 'שכנה' קרובה יחסית. התצפיות על קבוצת HCG 98 חשפו את הממצא החדש ויוצא הדופן, שלא התגלה עד היום מכיוון שהוא מאיר באור חיוור ביותר.
בתצפיות ובפיענוחן נעזרו האסטרונומים בטכנולוגיה מיוחדת: טלסקופ המאפשר תצפית וצילום של שטח נרחב יחסית בשמים, ובעל שיטת עיבוד המצרפת יחדיו תצלומים רבים של אותו אזור, המאפשרת לחוקרים להבחין גם בגופים חיוורים מאוד, שלא ניתן לראותם בדרך אחרת.
המחקר, בהובלת ד"ר ברוש, נערך בשיתוף עם מדענים באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס ובאקדמיה הרוסית למדעים, והתצפיות בוצעו במצפה הכוכבים וייז שבמצפה רמון השייך לאוניברסיטת תל אביב, ועם טלסקופ זהה בארה"ב. מאמר אודותיו התפרסם בכתב העת המדעי של האגודה המלכותית לאסטרונומיה של בריטניה Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
בימים אלה ממשיכים החוקרים במצפה הכוכבים וייז בפרויקט גדול, שנעזר בטכנולוגיה המיוחדת לאיתור התרחשויות בסמוך לכמאה גלקסיות נוספות ברחבי היקום.
מחקר
18.11.2018
רקמות אנושיות מגוף החולה יהונדסו ויושתלו בו בחזרה
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו טכנולוגיה להנדסת רקמות גוף להשתלה מפיסת שומן זעירה של המושתל עצמו
- מדעי החיים
- רפואה ומדעי החיים
כיום, טכנולוגיית הנדסת הרקמות עושה שימוש בחומרים סינתטיים או כאלה שמקורם מבעלי חיים כדי להנדס או "לגדל" רקמות אנושיות לצרכים רפואיים. להליך זה יכולות להיות סכנות עבור המושתלים - לעתים הדבר מעורר תגובה חיסונית אצל המושתל, שמובילה לנטילת תרופות המדכאות את מערכת החיסון. פריצת דרך חדשה ממעבדות המחקר של אוניברסיטת תל אביב תאפשר לראשונה לייצר כל רקמה בגוף תוך התאמה אישית למושתל, מתוך פיסת שומן זעירה של המושתל עצמו, ומבלי להסתכן בדחיית השתל על ידי המערכת החיסונית. תוצאות המחקר פורץ הדרך התפרסמו בסוף השבוע בכתב העת היוקרתי Advanced Materials.
תאי השומן תוכנתו מחדש
"רקמות גופנו מורכבות מתאים ומחומר חוץ-תאי, המקשר ביניהם מבחינה ביוכימית, מכנית וחשמלית", מסביר פרופ' טל דביר מהפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס. וייז באוניברסיטת תל אביב, שהוביל את המחקר. "נכון להיום, לשם הנדסת רקמות משתמשים בחומר חוץ-תאי ממקור סינטתי או ביולוגי. החומר שנחשב לטוב ביותר לצורך השתלות נלקח מרקמות חזיר. בתהליך ההינדוס מוציאים את כל תאי החזיר, ובביו-חומר שנותר מגדלים תאים של בני אדם, אלא שאנו הראינו שחומר זה גורם לתגובה חיסונית חריפה, אשר עלולה לגרום לדחיית השתל".
כדי למצוא פתרון לבעיה, פרופ' דביר וצוותו השתמשו ברקמות שומניות של בני אדם. "תחילה הסרנו בניתוח זעיר פולשני רקמה שומנית מהחולה, הפרדנו את תאי השומן מהחומר החוץ-תאי וייצרנו ממנו ג'ל מותאם אישית לאדם זה", אומר פרופ' דביר. "בשלב השני 'תוכנתו מחדש' תאי השומן לתאי גזע פלוריפוטנטים, שיכולים להתמיין לכל תא בגוף שנבחר. כך הצלחנו לייצר רקמה לתיקון פציעות בחוט שדרה, לטיפול בשריר לב פגום, רקמה עצבית לחולי פרקינסון ורקמת שומן לניתוחי שחזור. כיוון שמקור הרקמות הוא מהחולה עצמו, הן לא יעוררו תגובה חיסונית", מדגיש פרופ' דביר. הטכנולוגיה כבר נבדקה בהצלחה על בעלי חיים ועל תאי מערכת החיסון של בני אדם.
התחזית: רפואה מותאמת אישית
פרופ' דביר מדגיש את המחיר הכבד שמשלמים היום חולים שעוברים השתלת רקמות שמקורן בבעלי חיים. "גם אם ההשתלה עוברת בהצלחה, המושתל עדיין צריך להמשיך ליטול, לפעמים למשך כל חייו, תרופות המדכאות את המערכת החיסונית, וכך הוא נותר חשוף ופגיע למחלות אחרות. רפואה מותאמת אישית היא העתיד. אמנם תהליך ההשתלה יהיה יקר יותר, לפחות בשנים הראשונות, אבל ברור שעדיף לבצע השתלה אחת מוצלחת, ללא כל חשש מתגובה חיסונית".
לאור ההצלחה הראשונית בודקים כעת פרופ' דביר וצוותו אפשרויות שונות להנדסת רקמות ועזרים רפואיים נוספים משומן חולים. בין החוקרים שפיתחו את הטכנולוגיה: ד"ר ראובן אדרי והדוקטורנטים עידן גל ונדב נור, בסיוע פרופ' דן פאר ופרופ' עירית גת ויקס מהמחלקה לחקר התא ואימונולוגיה, פרופ' דורון שבת מבית הספר לכימיה ופרופ' ליאור הלר מהמרכז הרפואי אסף הרופא.
"אנחנו כבר יודעים להנדס כמעט כל רקמה אפשרית, אבל לפנינו עוד דרך ארוכה", מסכם פרופ' דביר. "כבר הראינו שיפור לאחר השתלת הרקמה בחיות שעברו התקף לב ובחיות עם נזק לחוט השדרה, ובימים אלה אנחנו עובדים על הוכחת היכולת של שתלים עצביים המפרישים דופמין לטיפול במחלת הפרקינסון. עד היום הסברה הייתה שרקמות מחומר חוץ-תאי של חזירים בטוחות לשימוש, ולכן השימוש בהן היה נרחב במיוחד. כעת נוכל לייצר את כל העזרים הרפואיים כמו רשתות לבקע בטני ואפילו שסתומים ללב מהחולה עצמו, ובכך להימנע מסיבוכים הנובעים מדחיית השתל".
מחקר
15.11.2018
מקטע הגן שיגן על המוח מפני אוטיזם ופיגור
הטיפול שעשוי למנוע פיגור התפתחותי ואוטיזם נמצא כבר בשלבי פיתוח התרופה
- מוח
בכל הקשור להיריון וללידה, אנחנו בדרך כלל לא אוהבים הפתעות. ככל שהרפואה מתקדמת, גדל סל בדיקות ההיריון המומלץ לנשים, על מנת לאתר בעיות ומומים בעובר. המיכשור משתכלל גם הוא, ומבדיקות אולטראסאונד בשחור לבן, עברנו כבר מזמן לבדיקות צבעוניות בתלת מימד. אבל לצערנו, טרם נמצאה הדרך לאבחון מוקדם של אוטיזם - הפרעה התפתחותית-נוירולוגית בעלת דרגות שונות, שמקשה על האדם לקיים אינטראקציה חברתית ותקשורתית, וניתנת לאבחון בדרך כלל בשנים הראשונות לחיי הילד.
כ-0.17% מכלל הילדים האוטיסטים, סובלים מתסמונת ADNP - מוטציה גנטית הנמנית על הגורמים המרכזיים לעיכוב התפתחותי ולאוטיזם אצל ילדים. המוטציה שגורמת לתסמונת ADNP היא רנדומלית, לא צפויה וכנראה מתרחשת בזמן ההיריון – לא ברור מתי. אפשר לזהות את תסמונת ה-ADNP די מוקדם בילדים המתפתחים לאחר הלידה, הם לוקים בהתפתחות איטית מחד ובבקיעת שיניים מוקדמת מאידך, ולכן הדרך היחידה לשפר את המצב, היא רק לאחר הלידה.
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, בהובלת פרופ' אילנה גוזס מביה"ס לרפואה ע"ש סאקלר ומביה"ס סגול למדעי המוח, גילו כי טיפול מרגע הלידה באמצעות NAP - מקטע של הגן ADNP, שיש לו תפקיד מרכזי בהתפתחות הקוגניציה - 'נירמל' את התפתחותם של עכברי מודל לתסמונת ADNP. החוקרים מאמינים שהתגלית תסלול את הדרך לתרופה חדשה.
"לפני כ-20 שנה גילינו במעבדה שלי גן בשם ADNP, אשר בהיעדרו המוח אינו נוצר, והעובר מת בשלב מוקדם," אומרת פרופ' גוזס. "בהמשך מצאנו שלאותו גן יש תפקיד בהתפתחות הקוגניציה, וכי עוברים עם חסר חלקי ב-ADNP ישרדו, אך יסבלו במהלך חייהם מפיגור שכלי, ולרוב גם מאוטיזם. כמו כן איתרנו והפקנו מהחלבון המקודד על ידי הגן מקטע פעיל ששמו NAP. בשנים האחרונות, עם התפתחות הטכנולוגיה של ריצוף גנטי, התגלו אצל חלק מהילדים האוטיסטים ו/או עם פיגור שכלי מוטציות אקראיות בגן ADNP, המתחוללות כנראה במהלך ההיריון: החלבון הנוצר קצר מהרגיל, וכתוצאה מכך, הילדים סובלים מחסר חלקי ב-ADNP. תופעה זו מכונה תסמונת ADNP, ואנחנו ביקשנו לבדוק אם היא בת-תיקון."
שיפור משמעותי בתפקוד המוח
לצורך המחקר פיתחו החוקרים זן חדש של עכברים: זיווג של עכברים עם תסמונת ADNP עם עכברים בעלי חומר פלורסנטי זוהר במוחם, באמצעותם יכלו החוקרים לראות ולספור במדויק את כמות הסינפסות הנוצרות במוח. "החומר הזוהר מסמן את הנקודות במוח שבהן נוצרות הסינפסות – נקודות הקישור בין תאי העצב," מסבירה פרופ' גוזס. "מצאנו שבעכבר עם תסמונת ADNP נוצר רק כחצי ממספר הסינפסות בהשוואה לעכבר בריא – בעיקר באזורי הקורטקס וההיפוקמפוס של המוח, האחראים למרבית הפעילות הקוגניטיבית. אותם עכברים הראו תכונות של עיכוב התפתחותי, קושי חברתי ורגישות יתר, בדומה לילדים עם פיגור שכלי ואוטיזם."
בשלב הבא העניקו החוקרים טיפול לעכברים הפגועים: הזרקה יומיומית של הפפטיד NAP מרגע לידתם, והמשך טיפול כתרסיס לאף לעכברים שנגמלו מיניקת חלב האם. התוצאות היו מרשימות ביותר. העכברים המטופלים, בניגוד לאלה שלא טופלו, התפתחו באופן משופר ואף תקין על פי מגוון מדדים: הם השמיעו קולות כדי לקרוא לאימהותיהם, גילו יכולת הליכה וכושר זיכרון תקינים, ידעו להבחין בין עכבר מוכר לבלתי מוכר, ופיתחו כוח בשריריהם – בדומה לעכברים בריאים. בדיקת מוחם של העכברים שטופלו ב-NAP העלתה כי הוא החל לייצר מספר תקין של סינפסות.
המחקר בוצע על ידי קבוצת מחקר במעבדתה של פרופ' גוזס, בהשתתפות הדוקטורנטים גל הכהן-קליימן, שלמה סרגוביץ', גדעון כרמון ואיריס גריג, ובשיתוף עם חוקרים מאוניברסיטת מק'גיל בקנדה ומרכז BIOCEV לביוטכנולוגיה בצ'כיה. המאמר התפרסם לאחרונה בכתב העת Journal of Clinical Investigation.
בדרך לתרופה
נכון להיום נמצא NAP (המכונה גם 201CP) בפיתוח בחברת קורוניס נוירוסיינס, ופרופ' גוזס משמשת כמדענית הראשית של החברה. לאחרונה קיבלו אישור ממנהל המזון והתרופות האמריקאי למעמד של תרופת יתום לטיפול בילדים עם תסמונת ADNP. תרופות יתום מוגדרות כמוצר כימי או ביולוגי, המשמש לטיפול במחלה נדירה, אשר מספר החולים בה אינו עולה על 200,000 לפי המדד האמריקאי, או 190,000 באיחוד האירופי. תחת קטגוריה זו, גם תרופות למחלות מאוד נדירות, שפחות משתלם להשקיע בהן מבחינה כלכלית, זוכות לתקציבים ולמימוש. בתחילת ספטמבר נפגשו נציגי החברה עם נציגי ה-FDA והתוו דרך המשך ברורה להגשת התכנית הסופית לפיתוח התרופה חדשה.
"אנחנו מקווים ומאמינים שהמחקר שלנו יהווה קרש קפיצה לפיתוח טיפול מניעתי תומך בבני אדם," מסכמת פרופ' גוזס. "מניעה - ולו גם חלקית - של תופעות של אוטיזם ועיכוב התפתחותי, הנובעות מתסמונת ADNP, תמנע סבל רב מאלפי הורים וילדים בכל העולם."
מחקר
07.11.2018
ננו-פוטוניקה: מגלימות היעלמות ועד חיסול ממוקד של גידולים סרטניים
פיתוח פורץ דרך מאפשר קיטלוג ממוחשב של עשרות אלפי חלקיקים תוך שבריר שנייה
- מדעים מדויקים
- מדעים מדויקים
מה משותף לחלונות ויטראז' צבעוניים בכנסיות עתיקות ולגלימות היעלמות של מבנים ננומטריים? מסתבר שהכל קשור לתחום המדעי המכונה "ננו-פוטוניקה", שעוסק באינטראקציה של אור עם מבנים זעירים ברמה הננומטרית.
"לחלקיקים הננומטריים האלה, שאנו מהנדסים במעבדה, יש במקרים רבים תכונות אופטיות חדשות, שונות מתכונותיהם של החומרים כפי שאנו מכירים אותם בטבע. חומרים מהונדסים כאלה מכונים מטא-חומרים." מסביר ד"ר חיים סוכובסקי מבית הספר לפיזיקה באוניברסיטת תל אביב. "לדוגמה, חלקיקי זהב או כסף יכולים לקבל צבע אחר, כמו אדום או כחול." לדבריו, עובדה זו נוצלה כבר לפני מאות שנים על ידי אמנים שיצרו את חלונות הוויטראז' הצבעוניים בכנסיות ברחבי אירופה: הם נהגו לערבב אבקת כסף בזכוכית מומסת, שהעניקה לתערובת תכונות אופטיות חדשות וזווית פגיעה שונה של האור, וכך השיגו את הצבעים המרהיבים. "מובן שהם לא הבינו אז את ההיבט המדעי של הפעולה, אשר פוענח רק לפני כ-20 שנה."
החוקרים במעבדה לננו-פוטוניקה של ד"ר סוכובסקי מהנדסים מבנים ננומטריים כדי להשיג תכונות רצויות שהוגדרו מראש. אחת התופעות המסקרנות שניתן ליצור בדרך זו נשמעת כמו משהו מספרי פנטזיה בסגנון "הארי פוטר" - 'גלימת היעלמות', שמעלימה לגמרי את המבנה. עם זאת, כפי שמסביר ד"ר מיכאל מרג’ן שהשתתף במחקר, "מלאכת ההינדוס הייתה עד היום מלאכה 'סיזיפית' של ניסוי וטעייה ידניים, שאורכת שבועיים במקרה הטוב. חיפשנו דרכים לזרז את התהליך כדי שהטכנולוגיה תהיה ידידותית וזמינה יותר, הן למטרות מחקר והן ליישומים בתחומים מגוונים."
למידה עמוקה של ננו-חלקיקים
מפגש פורה בין הפיזיקאים, בהובלת ד"ר חיים סוכובסקי, לבין אנשי מדעי המחשב המתמחים בלמידה עמוקה, בהובלת פרופ' ליאור וולף, הוביל לפריצת הדרך המיוחלת. החוקרים פיתחו יחד שיטה חדשנית, מדויקת ומהירה במיוחד לזיהוי תכונות אופטיות של מבנים ננומטריים. "למידה עמוקה (Deep Learning) היא תחום של למידת מכונה (Machine Learning), שנמצא היום בהתפתחות מואצת," מסביר פרופ' וולף. "מדובר ברשתות נוירונים מלאכותיות בעלות מספר רב של שכבות, אשר מסוגלות ללמוד בצורה יעילה מכמות גדולה מאוד של נתונים, ולהכליל לדוגמאות חדשות, ששונות בצורה מהותית מהדוגמאות שנראו בזמן האימון."
לדבריו, "התחום של אינטיליגנציה מלאכותית נהנה מפריחה מחודשת בשנים האחרונות בזכות התפתחות הלמידה העמוקה. תחומים כגון זיהוי תמונה, זיהוי דיבור, תרגום אוטומטי וכדומה מפותחים היום הרבה יותר מאשר היו רק לפני מספר שנים. סטודנט הכיר ביני לבין ד"ר סוכובסקי, וכמעט מיד יצאנו לבדוק את ההשערה, שבאמצעות למידה עמוקה נוכל לתכנן ביעילות ננו-חלקיקים ולצפות את תכונותיהם האופטיות הייחודיות." במחקר השתתפו גם אחיה נגלר ואורי אריאלי מבית הספר לפיזיקה ואיציק מלכיאל מבית הספר למדעי המחשב. המאמר התפרסם בספטמבר 2018 בכתב העת Light: Science & Applications מקבוצת Nature.
תשובה מדויקת בתוך מאית שנייה
כדי ללמד את הרשת לבצע את הזיהוי המבוקש הזינו החוקרים לתוכה נתונים על 15,000 מבנים גיאומטריים זעירים מוכרים ותכונותיהם האופטיות. הרשת למדה לשייך בין המבנה הגיאומטרי לתכונות, והתוצאות מבטיחות ביותר: במקום עבודה ידנית ממושכת, מתקבלת מהמחשב תשובה מדויקת בתוך מאית השנייה! יתרה מכך, השיטה החדשה פועלת היטב בשני הכיוונים: אם מציגים למחשב רשימת תכונות אופטיות, הוא מתאר מיד את המבנה הזעיר שיספק את התכונות הללו; ואם, לחלופין, מציגים לו מבנה קיים, הוא מפענח מיד את תכונותיו.
"חיברנו בין שני עולמות, ננו-פוטוניקה ולמידה עמוקה, ופיתחנו שיטה חדשה בעלת פוטנציאל יישומי כמעט אינסופי בתחומים רבים," מסכם ד"ר סוכובסקי. "חוקרי סרטן, לדוגמה, יוכלו לתכנן באמצעותה נשאי תרופות זעירים שיזהו במדויק תאים סרטניים בגוף, על פי תכונותיהם האופטיות הייחודיות; בתעשיית האלקטרוניקה ניתן יהיה לאתר פגמים בשבבים אלקטרוניים – על ידי העברת קרן אור דרך השבבים וזיהוי תכונותיו האופטיות של שבב תקין מול חריגות; בתחום האנרגיה נוכל לתכנן תאי שמש ולשפר משמעותית את קליטת האנרגיה הסולרית; וחיישנים מבוססי ננו-חלקיקים מהונדסים, שיותאמו במדויק למולקולות שונות, יוכלו לבצע ניטור סביבתי של גזים רעילים ומולקולות מים באטמוספירה, לגלות מולקולות ביולוגיות, ועוד. ואנחנו מאמינים שזוהי רק ההתחלה..."
מחקר
07.11.2018
האמבולנס הננומטרי שיתקן לנו את הגנים
חוקרים באוניברסיטת תל אביב הצליחו לפתח פלטפורמה לטיפול גנטי יעיל ללא תופעות לוואי
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
הבעיה העיקרית שמלווה כמעט כל תרופה שאנו נוטלים היא תופעות הלוואי שלה. חוקרים במעבדתו של פרופ' דן פאר, ראש המרכז לחקר הביולוגיה של הסרטן באוניברסיטת תל אביב, הצליחו לפתח פלטפורמה לשיגור מדויק של חומרים גנטיים אל התאים החולים, ללא השפעה על תאים בריאים, ולחסוך מהחולה את אותן תופעות נלוות, שלעתים עלולות לגרום יותר נזק מהמחלה עצמה. המטרה: ליישם את הטיפול גם בבני אדם בתוך שנים אחדות.
באמצעות הפיתוח החדשני ניתן יהיה להוביל חלבונים ספציפיים, שתפקידם להילחם במחלות, ישירות לתאי הגוף החולים, וכך לעזור לגוף החולה להתמודד עם מגוון של מחלות בהן סרטן, דלקות כרוניות ומחלות גנטיות נדירות. המחקר פורץ הדרך, שהתמקד בדלקות מעיים אוטואימוניות כרוניות כמו קרוהן וקוליטיס, בוצע בהובלת הדוקטורנטית נופר וייגה, ובסיוע חוקרים נוספים במעבדתו של פרופ' פאר. מאמר אודותיו התפרסם בכתב העת Nature Communications.
נהגי החלקיקים הננומטריים: נוגדנים
"טיפול גנטי הוא טכנולוגיה רפואית חדשנית, הנעזרת בחומר גנטי כדי לעורר בגוף ייצור של חלבונים שנלחמים במחלה, או לחלופין לדכא ייצור של חלבונים שתומכים בה", מסבירה נופר וייגה. "האתגר המרכזי שעמד בפנינו היה להביא את החומר הגנטי באופן מדויק וספציפי לתאי היעד החולים, מבלי לפגוע בתאים בריאים בסביבה, וכך להימנע מתופעות הלוואי. זו הפלטפורמה עליה אנו עובדים".
לצורך עבודתם נעזרו החוקרים במודלים של עכברים עם מחלות מעיים אוטואימוניות כרוניות, הנגרמות בשל פעילות דלקתית מוגברת של תאים במערכת החיסון. כדי לכוונן את פעילותם של תאי מערכת החיסון שיצאו משליטה, ביקשו החוקרים לשגר אליהם חומר גנטי מסוג mRNA (messenger RNA), שיעורר בהם ייצור של חלבון אנטי דלקתי.
לשם כך "ארזו" החוקרים את מולקולות ה-mRNA בתוך חלקיקים ננומטריים מבוססי מולקולות שומן, הנקשרים לנוגדנים ספציפיים שנפוצים בתאים עם פעילות דלקתית. כך הצליחו להוביל את הטיפול הגנטי בדיוק רב אל היעד המבוקש.
הגעת ליעד
"יתרונם הגדול של נוגדנים כנווטים לנשאים הזעירים הוא הספציפיות הגבוהה שלהם", מסבירה נופר וייגה. "נוגדן הוא חלבון המיוצר על ידי מערכת החיסון במטרה לזהות מולקולה אחת מסוימת, ורק עליה הוא מתביית". במסגרת המחקר החדש הוחדרו הנשאים הזעירים לגופם של העכברים החולים, והתוצאות היו מבטיחות: התסמינים הקשים של מחלות המעיים הדלקתיות פחתו במידה משמעותית.
"הפלטפורמה שפיתחנו מתאימה לטיפול גנטי במגוון גדול מאוד של מחלות, מסרטן ועד מחלות דלקתיות ואוטואימוניות ומחלות גנטיות נדירות, ובכך חשיבותה", מסכם פרופ' פאר. "באמצעותה ניתן לשגר כל חומר גנטי לכל תא בגוף, על פי בחירתנו, ובדרך זו לעכב או לעודד ייצור של חלבונים נבחרים המשפיעים על מהלך המחלה. במחקר שפורסם בקיץ האחרון טיפלנו בדרך זו בהצלחה בעכברים עם סרטן קשרי הלימפה (לימפומה). כעת אנחנו ממשיכים לחקור ולפתח את השיטה ואת שימושיה, ומקווים שבתוך שנים אחדות היא תהיה זמינה גם לטיפול בבני אדם".
מחקר
25.10.2018
השעון הביולוגי של השיזוף
לידיעת המשתזפים: מדענים מאוניברסיטת תל אביב גילו תהליך מחזורי שמסנכרן בין מנגנוני ההגנה שמתעוררים בעור לאחר חשיפה לשמש
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
כולנו יודעים אילו נזקים גורמת חשיפה בלתי מבוקרת לשמש. החל מזירוז הזדקנות העור, פגיעה במבנה ה-DNA שלנו, ועד להעלאת הסיכון לסרטן העור. מחקר שנערך לאחרונה בדק דווקא את השפעת תדירות החשיפה של עורנו לקרני ה-UV, ולא את כמות הזמן שבו אנו מבלים בשמש, ומצא שלגוף דרכים משלו להגן על עצמו, אם רק נותנים לו הזדמנות.
סינכרון מדויק של מנגנוני ההגנה
"במהלך האבולוציה, כשהאדם איבד את הפרווה שהגנה על עורו, התפתחו בעור שלנו מנגנוני הגנה טבעיים שמתעוררים בעקבות חשיפה לקרני השמש", מסבירה פרופ' כרמית לוי מהמחלקה לגנטיקה של האדם וביוכימיה בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, מובילת המחקר. "אחד מהם הוא מנגנון הפיגמנטציה, או השיזוף, שיוצר הגנה פיזית-מכאנית על העור. מנגנון נוסף מגייס את מערכת החיסון לתקן נזקי DNA, הנגרמים על ידי קרינת UV ועלולים לגרום להתפתחות סרטן העור".
מדענים רבים בעולם חוקרים את השפעת קרני השמש על עורנו, אך לדברי פרופ' לוי, מרבית המחקרים מתמקדים בתגובות הקשורות לעוצמת החשיפה. פרופ' לוי, יחד עם הדוקטורנטית הגר מלכוב, בחרו ללכת לכיוון אחר, ובדקו את השפעתה של תדירות החשיפה לשמש על הגוף. לשם כך הן חשפו דגימות של עור אדם לקרני UV בעוצמה קבועה (ברמה של שמש קיצית בצהרי היום), אך בתדירויות שונות. חלק מהדגימות נחשפו לשמש בכל יום, חלקן פעם ביומיים, חלקן לסירוגין וכן הלאה. "להפתעתנו גילינו שדווקא חשיפה של פעם ביומיים, ולא חשיפה יומיומית, מאפשרת לגוף להתגונן בצורה הטובה ביותר מפני נזקי השיזוף", אומרת פרופ' לוי. "לאחר שמצאנו שלתדירות החשיפה יש חשיבות רבה חיפשנו הסבר לתופעה".
החוקרים במעבדתה של פרופ' לוי דגמו את העור הנבדק מדי שעה לאחר החשיפה, ואספו נתונים מגוונים על תגובת מערכות ההגנה לחשיפה בתדירויות שונות. בין השאר הם מדדו רמות של חלבונים שונים בעור, רמות פיגמנטציה, RNA ותיקון ה-DNA. הם גילו שחלבונים המבטאים גנים מסוימים מופיעים בעור ברצף מסודר ומסונכרן היטב במהלך 48 השעות שלאחר החשיפה לקרינת UV.
לעלות על הגל
כדי להעמיק את הבנת התהליכים חברו החוקרות מתל אביב לפרופ'-משנה שי שן-אור מהטכניון, אשר יחד עם הסטודנטית איילת אלפרט בנה מודל מתמטי, שהראה כי רמות החלבון מסוג MITF, המצוי בעור ואחראי למנגנוני ההגנה שלו, עולות ויורדות בצורת גל הדועך עם הזמן, ועל ידי כך מפעיל את מנגנוני ההגנה באופן מסונכרן. המודל אומת בניסוי מעבדה.
מכיוון שהתפשטות הגל אורכת 48 שעות, חשיפה נוספת במהלך פרק הזמן הזה משבשת את פעילותו. "דמיינו לעצמכם שזרקתם אבן לתוך אגם והיא יצרה מעגלים מתפשטים של גלים", מסביר פרופ' שן-אור. "אם תזרקו אבן נוספת לפני שהגל הראשון דעך, הגלים שתיצור האבן השנייה ישבשו את התפשטותם של הגלים מהמחזור הראשון. זה בדיוק מה שקורה בעור. חשיפה נוספת לשמש במהלך פעילותו של גל הסנכרון הראשון מפחיתה את יעילות הפעולה של מערכות ההגנה על העור".
"כעת אנחנו מנסים להבין את הסיבה לאורך המחזוריות שגילינו", מסכמת פרופ' לוי. "ייתכן שהיא קשורה להופעתו של ויטמין D הקשור לחשיפה לשמש ומגיע לשיאו כל 48 שעות. בכל מקרה, אנחנו ממליצים לכולם לתת למנגנון הטבעי של הגוף להשלים את פעולתו, כדי להשיג הגנה אופטימלית לאחר חשיפה לשמש".
כיון שהחורף התל אביבי מספק לנו הרבה ימים של שמש, אנחנו ממליצים לכולם להתחיל ולתרגל חשיפה מבוקרת, ועד הקיץ כבר תעלו על הגל.
מחקר
18.10.2018
טרשת נפוצה - תחילת הסוף?
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מצאו הסבר פיזיקלי להתפתחות המחלה חשוכת המרפא
- מדעים מדויקים
- מדעים מדויקים
מיליוני אנשים ברחבי העולם סובלים מהמחלה האוטו-אימונית, בה המערכת החיסונית פוגעת במערכת העצבים המרכזית, ומונעת העברת מסרים עצביים מהמוח לחלקי הגוף השונים. הטרשת הנפוצה פוגעת בדרך כלל באנשים צעירים בני 40-20, ומלווה אותם למשך כל חייהם. כיום היא מוגדרת כגורם העיקרי ליצירת מוגבלות בקרב מבוגרים צעירים, שאינה תוצאה של טראומה. תסמיניה משתנים מאדם לאדם, ויכולים להופיע כנימול וחולשה בגפיים, פגיעה בראייה, קושי בריכוז ובחשיבה, פגיעה בדיבור, עייפות ועוד.
מכיוון שהגורמים לה עדיין לא ידועים, המחקר הראשון מסוגו שנערך באוניברסיטת תל אביב מצביע לראשונה על קשר בין ריכוז המלחים וטמפרטורת הגוף להתפתחות המחלה, ונותן תקווה לפיתוח תרופה למחלה שהיא בינתיים חשוכת מרפא.
כשהמערכת תוקפת את עצמה
מחקר חלוצי במעבדה לביופיזיקה של פרופ' רועי בק-ברקאי בבית הספר לפיזיקה ולאסטרונומיה ע"ש ריימונד ובברלי סאקלר מצביע לראשונה על קשר מובהק בין תנאים פיזיולוגיים השוררים בגוף - ריכוזי מלחים וטמפרטורה, לבין שינויים מבניים במיאלין העוטף את סיבי העצב, אשר מהווים תסמין מובהק של טרשת נפוצה. המחקר שנערך על ידי הדוקטורנטית רונה שהרבני, בשיתוף פעולה עם הדוקטורנטית מאור רם-און מקבוצת המחקר של פרופ' ישעיהו טלמון בטכניון, התפרסם לאחרונה בכתב העת PNAS.
המיאלין הוא מעטפת עשויה חומצות שומן זרחתיות וחלבונים, המבודדת את תאי העצב בגופנו ומאפשרת הולכה של דחפים עצביים. בסיבים המאפיינים חולי טרשת נפוצה, מעטפת המיאלין נפגעת על ידי המערכת החיסונית, והעברת האותות החשמליים מואטת או נפסקת לחלוטין.
"ההנחה היא שהתהליך מתרחש כשמערכת החיסון תוקפת את המיאלין, אך עד היום לא ברור כיצד מערכת החיסון מצליחה לחדור אליו, ולצערנו אין עדיין תרופה למחלה. אנחנו ביקשנו לבחון את ההיבט הפיזיקלי, הפיזיולוגי והמבני של התהליך הפוגע במיאלין", מסביר פרופ' בק-ברקאי.
"הגוף שלנו יודע לשמור על סביבה פיזיולוגית קבועה, הכוללת טמפרטורה אופטימלית וריכוזים מתאימים של מלחים שונים," אומרת רונה שהרבני. "במצב תקין שכזה נוצר מיאלין בתהליך התארגנות עצמית של חלבונים וחומצות שומן, שיוצרים יחדיו מעטפת רב-שכבתית בצורת 'רולדה' סביב סיבי העצב. אצל חולי טרשת נפוצה המעטפת עוברת שינוי מבני, ומקבלת בהדרגה צורה מחוררת של 'חלת דבש'. במצב כזה יכולים תאי מערכת החיסון לחדור לתוך המיאלין ולתקוף אותו מבפנים. אנחנו בדקנו אם השינויים המבניים במיאלין עשויים להיגרם על ידי שינויים בסוגי ובריכוזי המלחים ובטמפרטורה בגוף.
סיב עצבי עטוף במיאלין בריא
המתכון: להמליח במידה ולשמור על טמפרטורה קבועה
החוקרים יצרו במעבדה חומר המדמה מיאלין עשוי חומצות שומן וחלבונים, וביחס כמויות המצוי במיאלין תקין. הם חשפו את החומר לסביבות של חמישה סוגי מלחים – אשלגן, נתרן, מגנזיום, סידן ואבץ, בריכוזים שונים, וכן לטמפרטורות משתנות, ובדקו מה קורה לו.
הממצאים העלו כי אפילו שינוי קטן בריכוז הפיזיולוגי של כל אחד מהמלחים בנפרד יכול לגרום לשינוי במבנה המיאלין שנוצר במבחנה, מ'רולדה' בריאה ל'חלת דבש' המאפיינת טרשת נפוצה. עוד נמצא כי אותו שינוי מבני נוצר גם בטמפרטורה העולה על 42 מעלות צלסיוס.
"למעשה, כבר בסוף המאה ה-19, לפני כ-120 שנה, ידעו הרופאים כי חולה בטרשת נפוצה שנכנס לאמבטיה חמה עלול לחוות התקף של המחלה, ואף השתמשו בתופעה זו למטרות אבחון. יתכן מאוד כי אם יבדקו, ימצאו אצל חולי טרשת נפוצה מדדים מקומיים של ריכוזי מלח גבוהים יחסית, ובהחלט כדאי לבדוק את הקשר של אלה להתפתחות המחלה בגוף", אומר פרופ' בק-ברקאי.
לשאלה אם נוכל בעזרת תזונה מותאמת לשלוט בהתפרצות המחלה עונה פרופ' בק-ברקאי "המחקר אכן מרמז על כך, וידוע כי קיים קשר בין תזונה לבין התפרצויות של סימפטומים של המחלה. עם זאת, חשוב להבין כי המרחק בין מה שאנחנו אוכלים לבין מה שיהיה בסביבה הבין תאית הוא גדול מאד, לאור העובדה שישנם מנגנונים רבים ושונים בגוף שמווסתים את הנ״ל. הרגישות המבנית שאנחנו מצאנו למלחים מסויימים ולטמפרטורה יכולים להצביע על כיוון למחקר ביולוגי רלוונטי בנושא ועל המנגנון הפיזיקאלי שתומך בו, אבל מכאן ועד לשקול אם לאכול או לא לאכול בננה או פופקורן עם מלח יש עוד דרך ארוכה".
"ממצאי המחקר הבסיסי-פיזיקלי שלנו פותחים פתח לכיווני מחקר חדשים בנוגע לטרשת הנפוצה, הנחשבת כיום לחשוכת מרפא", מוסיף ומסכם פרופ' בק-ברקאי "אנו ממשיכים לחקור גם כיוונים אחרים בהם שינויים במיאלין גורמים למחלות דומות. דוגמא אחת היא מחלת ה-ALD, בה שינויים קלים בהרכב המיאלין מביאים להרס מוחלט שלו. אנו מקווים בכל לבנו שעמיתינו מתחום המחקר הרפואי 'ירימו את הכפפה', וישתמשו בממצאי המחקר שלנו כדי לזהות את הגורמים למחלה ולפתח אבחון מדויק, ואולי בעתיד אף תרופה יעילה".
מחקר
16.09.2018
באטמן – מאחוריך! ה"רובוטלף" מסתובב חופשי באוניברסיטת תל אביב
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב בנו רובוט אוטונומי שמנווט באמצעות גלי קול – ממש כמו עטלף
- מוח
רובוטים עצמאיים הם כבר מזמן לא תסריט מסרט מדע בדיוני. מכוניות ללא נהג, רחפנים זעירים וגם שואב אבק רובוטי, שמצחצח לנו את הבית בזמן שאנחנו עסוקים בדברים אחרים, כבר לא מפתיעים אף אחד. הרובוטים, שרק ילכו וישתכללו בשנים הקרובות, חולקים אתנו את אותו המרחב. גם הם, כמונו, צריכים לנווט ממקום למקום, לעקוף מכשולים ולהגיב לתנאי סביבה משתנים. האתגר של מפתחי רובוטים הוא למצוא דרכים "ללמד" אותם לעשות זאת בקלות.
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב בנו רובוט ראשון מסוגו, שמסוגל לנווט ולהתמצא בסביבה שלו לא באמצעות חוש הראייה, כפי שפועלים רוב הרובוטים היום, אלא דווקא על בסיס חוש השמיעה. הרובוט החדש הוא הראשון בעולם המשתמש בסונאר, והפיתוח שלו מבוסס על מחקר מעמיק של יכולות הניווט של העטלפים. הרובוט, שזכה לכינוי Robat (שילוב של המילים robot ו–bat באנגלית), או בעברית "רובוטלף", הוא תוצאה של פרויקט פורץ דרך שתוצאותיו התפרסמו לאחרונה בכתב העת PLOS Computational Biology.
לראות עם האוזניים
עטלפים משתמשים במנגנון הנקרא איכון הד כדי למפות סביבות חדשות. הם מפיקים גלי קול בתדרים גבוהים, ומעבדים את המידע המתקבל בגלים המוחזרים אליהם מהעצמים בסביבה. זהו מנגנון המתאים למי שלא מסתמך על חוש הראייה שלו. בצוללות, למשל, משתמשים בטכנולוגיה זו הנקראת סונאר לניווט ולגילוי ספינות. מודלים תיאורטיים רבים מנסים להסביר כיצד העטלפים עושים זאת, אך בפועל נעשו ניסיונות מועטים בלבד לבניית רובוט סונארי אוטונומי, אשר יחקה את פעילותם הייחודית ויתבסס אך ורק על חוש השמיעה.
תלמיד המחקר איתמר אליקים, בהדרכתם של ד"ר גבור קושה מבית הספר להנדסה מכנית, ופרופ' יוסי יובל מהמחלקה לזואולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס' וייז ומבית הספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב, הצליח לבנות את הרובוט הראשון שמחקה את הביולוגיה הייחודית של העטלפים.
"למיטב ידיעתנו, זהו הרובוט האוטונומי הראשון בעולם שמשתמש בביולוגיה של עטלפים, כדי לנווט את דרכו ולמפות את הסביבה באמצעות איכון הד בלבד, והוא מהווה פריצת דרך בטכנולוגיית עולם הרובוטיקה", אומר פרופ' יובל.
הרובוטלף מנווט בשטח בעזרת חוש השמיעה בלבד (צילום: איתמר אליקים)
שומע, עבור
הרובוטלף, שבנייתו ארכה כשנתיים, מצויד ב"פה" עטלפי: רמקול על-קולי, המפיק צלילים בתדרים האופייניים לשידורי העטלף, ובזוג אפרכסות "אוזניים": שני מיקרופונים הקולטים תדרים על-קוליים. הוא מנווט את דרכו בשטח לא מוכר בזמן אמת אך ורק באמצעות צלילים, בעזרתם הוא מגדיר את גבולות העצמים במרחב, מסווג אותם באמצעות מחשב, וכך מייצר מפה מדויקת של סביבתו תוך הימנעות ממכשולים.
"היום רובוטים מנווטים בעיקר באמצעות חוש דמוי-ראייה, כלומר באמצעות מצלמות וקרני לייזר. זהו חוש נהדר, אך לא נטול חסרונות", מסביר פרופ' יובל ומרחיב, " ניווט בחושך, באבק או בעשן, כמו מתחת להריסות או במהלך שריפה, יהיה קשה לרובוט שפעילותו מתבססת על חוש הראייה. כך גם במקום בו יש קירות שקופים או סבך שיחים. הרובוטלף שלנו פשוט יעבור דרך השיח, מפני שהוא יכול לשמוע מבעד לעלים. לפיתוח הזה עשויות להיות השלכות גדולות בפיתוח רובוטים מרובי-חושים, כפי שאנו בני האדם מרובי-חושים".
מה עושה העטלף בלילות
הרובוטלף שופך אור גם על חייהם על העטלפים. "הפרויקט נעשה בהשראה ביולוגית, לכן העדפנו להיצמד למאפייני החיה האמתית, כפי שהיא מתקיימת בטבע. אם היינו רוצים לבנות את המכונה הטובה ביותר, היינו בונים אותה אחרת. למשל, עם יותר אוזניים", מספר פרופ' יובל. "כזואולוג אני חושב שתוך כדי תהליך למדנו עוד על העטלפים. למשל, למדנו להבין טוב יותר את סדר העדיפויות החישתי של העטלף, ואת האופן שבו הוא מפענח אותות בזמן אמת".
בימים אלה, אליקים ופרופ' יובל עובדים על שיפורים לרובוטלף. "במקביל לשיפור ולדיוק האלגוריתמים, התחלנו לעבוד על בניית מספר רובוטלפים שינווטו יחד כקבוצה, ממש כפי שחלק ממיני העטלפים פועלים בטבע", מגלה פרופ' יובל ומסכם "אמנם מדובר בתכנית לטווח הרחוק, אך אנחנו מאמינים כי בעתיד נשיק רובוטלף שגם יעוף כמו עטלף אמתי". באטמן, מאחוריך.
דבר לסונאר שלי. פרופ' יובל וזוג עטלפים
מחקר
22.08.2018
בשורה חדשה בתחום חקר המוח: מוח אנושי על שבב
מוח אנושי שגודל על שבב יאפשר פיתוח יעיל יותר של תרופות למחלות נוירודגנרטיביות כמו פרקינסון ואלצהיימר
- מוח
האם קרוב היום שבו לא נזדקק לניסויים בבעלי חיים על מנת לחקור את המוח? "למעלה משישים אחוזים מהתרופות שעוברות בהצלחה ניסויים בבעלי חיים נכשלות בשלב הניסויים על בני אדם", אומר ד"ר בן מאיר מעוז מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית ומבית ספר סגול למדעי המוח באוניברסיטת תל אביב. "למרות הדמיון, מוח של עכבר פשוט אינו מוח של אדם. יתרה מכך, מחלות נוירודגנרטיביות הן מחלות שאופייניות בעיקר לבני אדם. מסיבה זו אנו שואפים לבנות מוח-על-שבב מתאי אדם, שידמה את תפקוד המוח במצב תקין ובמצבי מחלה."
המוח האנושי מורכב ממאה מיליארד נוירונים, השולטים בכל מחשבה ופעולה שלנו, והוא האיבר המורכב והעדין ביותר בגוף האדם. מכיוון שכך, המוח זקוק להגנה מיוחדת מפני רעלנים. כלי הדם, המספקים למוח חמצן וחומרים מזינים, סלקטיביים מאוד לגבי החומרים שיכולים לעבור מהדם למוח ולהפך, ולכן הם נקראים מחסום הדם-מוח (Brain-blood barrier). מעבר להיותו מחסום פיזי, המחסום מווסת באופן פעיל את תפקודי המוח, אלא שעד היום לא היה ברור כיצד הוויסות הזה נעשה בפועל.
פיצוח האינטראקציה בין תאי העצב לכלי הדם
"ידוע שיש קשר בין כלי הדם של המוח לפעילות המוחית עצמה", מסביר ד"ר מעוז. "על העיקרון הזה, למשל, פועלים מכשירי MRI: כשאנחנו מאמצים אזור מסוים של המוח, כלי הדם מזרימים יותר דם לאזור – והמכשיר מודד את הפעילות המוגברת. עם זאת, קשה מאוד להבין את האינטראקציה בין כלי הדם לתאי העצב ברמה התאית. מטבע הדברים לא ניתן לעבוד עם מוח אנושי חי, ואילו תאים בתרביות אינם משקפים את הקישוריות הזאת. הקישוריות בין התאים משפיעה מאוד על תכונותיהם. תאי עצב שגדלים בצלחת פטרי שונים בתכונותיהם מתאי עצב שמחוברים לתאי כלי הדם".
הפתרון שמצא ד"ר מעוז הוא איבר-על-שבב: גידול רקמה אנושית מתרומת רקמות ומתאי גזע שהומרו לתאי איברים, כך שניתן לדמות את פעילות האיבר בצורה מבוקרת ולחבר בין החלקים השונים של המוח. בארבע השנים האחרונות בנה ד"ר מעוז מערכת חיה, המדמה את האינטראקציות של המוח אנושי: רקמת מוח-על-שבב, המחוברת לשתי רקמות כלי דם ותאי עצב, המדמות את מחסום הדם-מוח. המחקר נעשה בשיתוף עם מכון וויס, אוניברסיטת הרווארד ומכון KTH השבדי, ותוצאותיו התפרסמו בכתב העת Nature Biotechnology.
מערכת שלמה שעובדת
"איבר-על-שבב זאת טכנולוגיה שהומצאה לפני כעשור", מסביר ד"ר מעוז, "אבל היישום שלה בהבנת תהליכים ביולוגים בסיסיים במוח היה מוגבל מאוד. הסיבה לכך הייתה שעד כה בחנו את רקמת המוח במנותק ממחסום הדם. אנחנו יצרנו מערכת שלמה והוכחנו שהיא עובדת. כך, למשל, הכנסנו מתאמפטמין, הסם מהסדרה 'שובר שורות', לשבבי תאי הדם, וראינו שאנחנו מקבלים על שבב המוח את אותן התופעות שמתקבלות אצל אנשים המשתמשים בסם".
בתום שורה של ניסויים מוצלחים, שנועדו לבחון את המערכת, ד"ר מעוז ועמיתיו הראו לראשונה שכלי הדם במוח לא רק מתרחבים ומתכווצים, אלא משחררים כימיקלים שמשפיעים ישירות על תאי העצב, מייעלים ומזרזים את פעילותם – כחלק אינטגרלי מהתהליך הנוירולוגי. מעבר לתרומתה המחקרית, פריצת הדרך של ד"ר מעוז פותחת את האפשרות לבחינה יעילה יותר של תרופות על בני אדם, בדגש על מחלות נוירודגנרטיביות, דוגמת פרקינסון ואלצהיימר.
"המוח שבנינו במעבדה מאפשר לנו לבחון תהליכים ביולוגיים מורכבים ואת השפעתן של תרופות על בני אדם מבלי לסכן איש, ומבלי להרע לחיה, וזאת בדרך יעילה מאי פעם." אומר ד"ר מעוז, "איבר-על-שבב הוא לא רק כלי מחקרי. ה-FDA כבר יצא ביוזמת פיתוח איברים-על-שבבים כחלק מתהליך פיתוח התרופות, ומספר שיתופי פעולה כבר נוצרו בין המעבדה שלי לחברות תרופות מהארץ ומהעולם".
"בימים אלה", מסכם ד"ר מעוז, "אנחנו מוסיפים איברים נוספים, כמו מערכת חיסונית וכבד, במטרה לבנות לבסוף מודל שלם של גוף האדם על שבבים, שיחליף את הצורך בחיות במעבדה ויעניק לחוקרים רזולוציות חסרות תקדים להשפעה של כימיקלים שונים על מוח האדם – ולהתפתחותן הביולוגית של מחלות שונות הייחודיות לאדם".
מחקר
22.08.2018
התראה לנייד על שיטפון ועל ברד
מחקר מתמשך של שלוש שנים מצא שאיכות הנתונים הנאספים בטלפונים הניידים תוכל לסייע בחיזוי שיטפונות ולהתריע בזמן אמת
- מדעים מדויקים
- סביבה
- מדעים מדויקים
- סביבה
דמיינו לעצמכם את התמונה הבאה: 26 באפריל 2018. הנערות והנערים ממכינת 'בני ציון' יורדים במצוק אל הקניון העמוק של נחל צפית. לפתע, בזו אחר זו, נשמעות התראות מהטלפונים הניידים שבתרמילים. כמה נערים בודקים, ואחד מודיע בהתרגשות: "חבר'ה, עצרו! שיטפון בדרך!". החבורה עוצרת מיד ומתחילה לטפס בחזרה. כעבור דקות אחדות, ממקומם הבטוח בראש המצוק, הם צופים במראה המרהיב של חומת המים השועטת לתוך הקניון. חייהם ניצלו.
התמונה הזאת היא, כידוע, משאלת לב בלבד. אך לדברי פרופ' קולין פרייס מבית הספר ללימודי סביבה ומדעי כדור הארץ ע"ש פורטר באוניברסיטת תל אביב, תרחישים דומים עשויים בהחלט להתממש בתוך שנים אחדות. זאת בעקבות מחקר חדש שהוביל פרופ' פרייס, בהשתתפות תלמידיו רון מאור וחופית שחף. המאמר התפרסם בכתב העת The Journal of Atmospheric, Solar and Terrestrial Physics.
חכמת ההמונים
כיצד ניתן להפוך את הטכנולוגיה המתקדמת במכשירים הללו, שכמעט כל אדם בעולם המערבי מחזיק ומשתמש בהם כבר מגיל צעיר, לאמצעי שיציל חיים? "נכון להיום, נמצאים בשימוש בין 4-3 מיליארד מכשירים סלולריים חכמים ברחבי העולם. כל אחד מהם מכיל חיישנים רגישים, המנטרים את סביבתם ללא הרף, עבור מגוון אפליקציות המותקנות בהם," אומר פרופ' פרייס.
"מיליארדי הטלפונים הניידים שלנו אוספים נתונים על הכבידה, על השדה המגנטי של כדור הארץ, על הלחץ האטמוספירי ועל רמות האור והרעש, על הלחות באוויר, על הטמפרטורה ועוד. זהו מספר עצום, בהשוואה לכ-10,000 תחנות מטאורולוגיות רשמיות בלבד, הממוקמות על פני כדור הארץ. אנו טוענים כי אם נצליח לרכז ולנתח את כל המידע הנאסף על ידי הטלפונים הניידים, נוכל לשפר משמעותית את חיזוי מזג האוויר, ואף להציל חיים באירועים קיצוניים".
מה חשים החיישנים?
השלב הראשון במחקרו של פרייס עסק בדרך למימוש הפוטנציאל האדיר: בדיקת איכות החיישנים שבטלפונים הניידים. כדי לבדוק את איכות החיישנים, מיקמו החוקרים ארבעה מכשירי טלפון נייד בנקודות שונות ברחבי הקמפוס של אוניברסיטת תל אביב, ואספו מהם נתונים במשך שלוש שנים, במטרה לזהות תופעות כמו 'גאות ושפל אטמוספריים', כלומר שינויי טמפרטורה, לחץ ולחות, הנגרמים בעיקר מבליעה של אור השמש על ידי האטמוספירה. בנוסף הם נעזרו בנתונים מאפליקציה בשם WeatherSignal, האוספת נתונים מטלפונים חכמים מכל העולם.
תוצאות המחקר העידו שרגישות החיישנים בטלפונים הניידים מספיקה כדי להוסיף מידע חשוב על מצב האטמוספירה, בכל מקום ובכל רגע נתון. המשמעות היא שהטלפונים יכולים לספק כמות אדירה של נתונים חדשים לחיזוי מזג האוויר.
כעת, בעקבות ממצאי המחקר, מציעים החוקרים לבנות מערכת בענן לאיסוף ולניתוח נתונים אטמוספריים מטלפונים ניידים. המשתמשים יוכלו להתקין במכשיריהם אפליקציה ייעודית, שתאפשר למערכת להשתמש בנתונים שלהם, ולשלוח להם תחזיות והתראות בזמן אמת, בכל מקום שבו הם נמצאים.
"אנו עדים כיום להתגברות של אירועי מזג אוויר קיצוניים בכל העולם, בהם גשמים עזים הגורמים לשיטפונות מסוכנים. חיזוי מדויק והתראה מוקדמת, שיסתייעו בנתוני הטלפונים הניידים ויגיעו לטלפונים של אנשים המצויים בסכנה, עשויים להציל חיים." מסכם פרופ' פרייס.
מחקר
20.08.2018
כשהטורקים והאיראנים היו באים לבקר בארץ
חוקרים מאוניברסיטת תל אביב חשפו מוצאם של שלדים בני 6,500 שנה מהתקופה הכלקוליתית, במערת קבורה בפקיעין
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
מחקר בינלאומי פורץ דרך, בהובלת חוקרים מאוניברסיטת תל אביב, הוביל לתגלית השופכת אור על תנועת עמים בעת העתיקה: בדיקות DNA בשלדים בני 6500 שנה, שנתגלו במערת קבורה בפקיעין, חושפות כי בשונה מהאוכלוסיות שקדמו לה באזור, וגם מאילו שהתיישבו במקום לאחר מכן - אוכלוסיית פקיעין בתקופה הכלקוליתית היא תערובת של תושבים מקומיים, וכאלה שהגיעו מצפון מסופוטמיה, היא טורקיה ואיראן של היום.
לתהות על הקנקן
במסגרת המחקר, בהובלת ד"ר הילה מאי ופרופ' ישראל הרשקוביץ מהמחלקה לאנטומיה ואנתרופולוגיה, ומרכז דן דוד לחקר תולדות האדם, בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, ובשיתוף עם ד"ר דינה שלם ממכון כנרת לארכיאולוגיה גלילית ורשות העתיקות וכן עם אאודין הארני ופרופ' דיויד רייך מאוניברסיטת הרווארד שבארה"ב - בוצעו בדיקת DNA בעצמותיהם של 22 בני אדם, שנקברו לפני כ-6500 שנה במערת קבורה בפקיעין שבגליל.
המערה נחשפה בשנת 1995, בעת הרחבת כביש במקום, והתגלו בה שרידים של למעלה מ-600 בני אדם מהתקופה הכלקוליתית. "העצמות נקברו בקבורה משנית בתוך קנקנים ומכלי קבורה מטין (גלוסקמאות), בעלי עיטורים ייחודיים: בחזית הגלוסקמאות מפוסלים פני אדם, הכוללים אוזניים, עיניים, זקן, ולפעמים גם ידיים ושדיים. לצד מכלי הקבורה נמצאו כלים ופריטים נוספים, שחלקם אופייניים לאותה תקופה באזורנו, וחלקם מעידים על קשר תרבותי לאזורים מרוחקים", מציינת ד"ר שלם. המחקר המלא יתפרסם השבוע בכתב העת היוקרתי Nature Communicatios.
סוד העצמות היבשות
מאז הגילוי, במשך למעלה מ-20 שנה, תהו החוקרים אם האוכלוסייה שקברה את מתיה במערה, היגרה לאזור ממקום אחר, והביאה עמה אלמנטים תרבותיים חדשים, או שמדובר באוכלוסייה מקומית, שאימצה רעיונות מתרבויות שכנות דרך קשרי מסחר.
"מלכתחילה היה ברור שרק מחקר גנטי יוכל לתת תשובה לשאלה הזו, אבל הסיכויים לכך נראו קלושים," הסבירה ד"ר מאי. "על מנת ליצור את הפרופיל הגנטי של פרטים, שחיו לפני אלפי שנים, יש להפיק חומר גנטי שנשתמר בעצמות. רוב הבדיקות הגנטיות, שנעשו עד כה על אוכלוסיות פרהיסטוריות מארץ ישראל, נכשלו או סיפקו מידע מועט. זאת משום שתנאי האקלים בארץ גורמים להרס החומר הגנטי לאורך זמן."
למזלם של החוקרים, השתמרו, אם כי באופן חלקי, רצפי דנ"א אנושי בעצמות של 22 פרטים במערה – מספר גדול מאתר יחיד, במונחי מחקר גנטי של אוכלוסיות פרהיסטוריות. לדברי פרופ' הרשקוביץ, "ככל הנראה, החומר הגנטי השתמר בשל תנאי האקלים המיוחדים ששררו במערה, ובזכות הציפוי הגירני על העצמות, שנוצר עקב טפטוף המים דרך תקרת המערה, ובודד אותן מהסביבה".
החוקרים הצליחו לקבוע, כי האוכלוסייה שנבדקה הינה תערובת של אוכלוסייה מקומית ואוכלוסייה שהיגרה לכאן מהצפון, מאזור איראן ותורכיה של ימינו. הם הסכימו ביניהם כי הערבוב בין האוכלוסיות הביא לחדירה של גנים שלא היו קיימים באזור קודם לכן, כמו הגנים לעיניים כחולות וצבע עור בהיר.
אך הטורקים והאיראנים הקדומים נשארו באזור כאלף שנה בלבד, ולאחר שהשאירו את חותמם המשיכו הלאה. ד"ר מאי ציינה כי "לא נמצאה רציפות גנטית בין אוכלוסיית פקיעין הכלקוליתית לאוכלוסיות מאוחרות יותר, מה שמעיד על שינוי דמוגרפי נוסף באזור, שהביא להיעלמותה של תרבות זו, בסביבות שנת 3,500 לפנה"ס".
