להדליק את התא

מימין לשמאל: ד”ר רז פלטי, רוסלנה מיליצין, הדוקטורנטיות הדס אצ׳לדייב כהן וד”ר אליה זועמט

סידן הוא אחד החומרים החיוניים לבריאותנו. ידועה במיוחד השפעתו על חוזק העצמות, אולם פעילותו בגופנו נרחבת הרבה יותר. למעשה, הסידן הוא “שליח” המעביר אותות בין תאים ושותף בתהליכי בקרה על הביטוי הגנטי בתאי מערכת החיסון, כיווץ שרירים, העברת אותות חשמליים במערכת העצבים ועוד. שינויים ברמת הסידן בתא עלול להוביל למחלות שונות, ולכן התפתחה במהלך האבולוציה מערכת מורכבת לבקרה על רמה זו.

ד“ר רז פלטי מהפקולטה לרפואה ע“ש רפפורט עוסק מזה שנים בחקר מערכת בקרה מיוחדת השולטת על אחסון הסידן בתא. מחקרים קודמים הראו כי שני חלבונים שונים ממלאים תפקיד מרכזי במערכת זאת. האחד הוא STIM, המנטר את רמת הסידן בתא, והאחר הוא Orai  – חלבון שהוא תעלת הכניסה של הסידן הממוקמת על קרום התא. כאשר Orai מקבל מ- STIMהתראה על מחסור בסידן, הוא דואג לאספקה מחודשת של סידן לתא. כך נראית פעילותה של מערכת הבקרה Orai-STIM בתא הבריא; אך כאשר חלות מוטציות באחד משני החלבונים האלה, או בשניהם, מערכת הבקרה עלולה להפסיק לתפקד, וההשלכות הקליניות עלולות להיות הרות אסון לרבות פגיעה קשה בתאי T החיוניים לתפקודה של מערכת החיסון.

“מנגנון הבקרה של מאגרי הסידן בתא נחקר כבר שנים רבות,“ מסביר ד“ר פלטי שערך את המחקר ביחד עם ד“ר רונלד אודסין וד“ר אליה זועמת, “אבל מאחר שמדובר במנגנון מורכב מאוד הפועל בסביבה ‘רועשת’, קשה מאוד למפות את פעילותו באופן מדויק. במילים אחרות, קשה מאוד לעקוב רק אחר יוני הסידן שמועברים על ידי STIM ו-Orai.”

בשנים האחרונות עובדת קבוצת המחקר של ד“ר פלטי על האתגר הזה באמצעות מגוון טכניקות מעולמות הכימיה, הביולוגיה והפיזיקה ובשיתוף פעולה עם קבוצות המחקר של פרופ’ יובל שקד מהפקולטה לרפואה ע“ש רפפורט בטכניון ופרופ’ מייקל קינזלר מאוניברסיטת קוניטיקט. המאמר שהתפרסם לאחרונה ב-PNAS מציג את פריצת הדרך הנוכחית. לדברי ד“ר פלטי, “מדובר בהצלחה טכנולוגית-מדעית במעקב אחר התנהגותן של המולקולות האמורות, אבל יותר מכך – בפיתוח טכנולוגיה להפעלה ממוקדת וסלקטיבית של תרופות המשפיעות על מנגנון זה. זה אומנם שלב מוקדם, אך לגילוי זה עשויות להיות השלכות על טיפולים בסרטן גרורתי וכאב.“

רמת הסידן בתאים. משמאל – ללא התערבות; מימין – אחרי הפעלה של המנגנון שפיתחו חוקרי הטכניון. המעגל הלבן מציין את האזור שעליו הוקרן האור המפעיל את המולקולה המובילה לכניסת הסידן לתאים

הטכנולוגיה הייחודית המוצגת במאמר מבוססת על גישה חדשנית הקרויה פוטו-פרמקולוגיה – הפעלה של תרופות ברקמת היעד באמצעות אור. החוקרים יצרו מעין מתג אופטי שבאמצעותו הם שמים יד על הברז, כלומר שולטים בפעילותה של תעלת הסידן Orai. כך הם יכולים לפתוח את התעלה ולאפשר זרימת סידן לתא בזמן ובמקום הרצוי. בטכנולוגיה זו הצליחו החוקרים לשלוט בביטוי הגנטי בתאי T ובייצור ציטוקינים ומולקולות אחרות החיוניות לתפקודה של מערכת החיסון.

בנוסף, בסדרת ניסויים עם קבוצת המחקר של פרופ’ אלכס בינשטוק מהאוניברסיטה העברית גילו החוקרים כי מגנון בקרת הסידן של STIM–Orai פעיל בזמן חישת כאב, כך שהשפעה עליו עשויה לסייע בהבנה מדויקת יותר של מנגנוני העברת הכאב בגוף. במחקר ההמשך, הנערך עם פרופ’ מייקל קינזלר מאוניברסיטת קונטיקט, יעמיקו החוקרים את הבנתם של מנגנוני הבקרה האמורים וירחיבו את השימושים הקליניים של הטכנולוגיה שפיתחו.

המחקר נערך בתמיכת הקרן הלאומית למדע (ארצות הברית), הקרן הלאומית למדע (ישראל), הקתדרה ע“ש ססיל וסימור אלפרט לחקר הכאב, הקרן הדו-לאומית למדע ארה“ב-ישראל ומכון המחקר ע“ש רפפורט בטכניון.

למאמר המדעי ב- PNAS לחצו כאן