פריצת דרך ביישום ביולוגי בתחום המלחמה בסרטן:
חוקרי הטכניון בשיתוף פעולה עם מכון אלה למלנומה במרכז הרפואי שיבא פיתחו שיטה לחיזוי יכולת התגובה של המערכת החיסונית כנגד תאים סרטניים

החוקרים מצאו, בעזרת מחשב, את השילוב הטוב ביותר של תאי דם לבנים למאבק במחלה; המחקר נבחר על ידי עורכי כתב העת המדעי היוקרתי “סיינס” כבעל חשיבות גדולה בתחום הביולוגיה המערכתית

חוקרי הטכניון הצליחו לפתח שיטה חדשנית לחיזוי יכולתם של תאי דם לבנים להגיב כנגד תאים סרטניים. השיטה החדשה מאפשרת יכולת חדשה לתמרן את תגובת החולה כך שתהיה יעילה יותר. מחקרם מתפרסם בגליונו האחרון של כתב העת המדעי “מולקולר סיסטמס ביולוג’י” (Mulecular Systems Biology) ונכלל ב”בחירת העורך” של כתב העת המדעי היוקרתי “סיינס”. יישום השיטה בניסויי מעבדה שנערכו על דגימות מ- 12 חולי סרטן, שיפר את תיפקודם של תאי הדם הלבנים אצל עשרה מהם.

“כמה קבוצות בעולם מפתחות בשנים האחרונות גישה טיפולית חדשנית בתחום האימונותרפיה של הסרטן”, מסביר פרופסור יורם רייטר מהפקולטה לביולוגיה בטכניון. “בגישה זו לוקחים החוקרים והרופאים מהחולה תאי דם לבנים הנוצרים באופן טבעי וספציפי כנגד התאים הסרטניים, מרבים אותם במעבדה לכמויות גדולות מאוד, ומחזירים אותם לגוף החולה. כך הם מנסים להשביח את המערכת החיסונית שלו. הבעיה היא שאצל רוב החולים אותם תאי דם לבנים לא מגיבים היטב מול התאים הסרטניים”. ההבנה הבסיסית של המנגנונים המכתיבים תגובה יעילה אינם ידועים.

הדוקטורנט כפיר עובד העלה השערה כי מה שמכתיב את פעילות התרבית הזו של תאי הדם הלבנים, הוא הרכב מסוים של תתי אוכלוסיות. מעשית אוכלוסיית תאי הדם הלבנים מורכבת ממספר רב מאוד של תתי אוכלוסיות שיש אינטראקציה ביניהן. לכל אחת מהן יש מעין “תעודת זהות” שמורכבת ממספר רב של סמנים חלבוניים הנמצאים על שטח הפנים של תאי הדם הלבנים. כדי לאתר את תת האוכלוסיות הללו, אסף כפיר עובד, בשיתוף פעולה עם מכון אלה לטיפול במלנומה במרכז הרפואי שיבא בראשות ד”ר יעקב שכטר וד”ר מיכל בסר – אינפורמציה של יותר משישים סמנים שונים. כל תת-אוכלוסיה של תאי דם לבנים יכולה להציג קומבינציה שונה של סמנים ולפיכך מספר האפשרויות הוא אדיר. הדרך היחידה לפענוח אינפורמציה מורכבת זו מגיע מעולם מדעי המחשב.

במחקר שולב צוות שזו מומחיותו, בתחום הביולוגיה המערכתית והביו-אינפורמטיקה שכלל את הדוקטורנטים ערן עדן ממכון ויצמן, מרטין אקרמן מהטכניון ואת החוקרים ד”ר יעל מנדל- גוטפרוינד מהפקולטה לביולוגיה בטכניון ופרופ’ אורי אלון ממכון ויצמן. ערן עדן וכפיר עובד פיתחו אלגוריתם אשר חיפש את המשותף לתרביות אשר מגיבות לגידול הסרטני, בניגוד לאלה שלא מגיבות. כאמור, רק מחשב יכול לבצע זאת, שכן מדובר במיליוני קומבינציות שונות. ואכן, המחשב הצליח לזהות תעודת זהות ייחודית המורכבת מ-5-7 סימנים, שבהתאם להימצאותם או היעדרותם משטח הפנים של תאי הדם – ניתן לנבא אם הם יגיבו לגידול הסרטני או לא. למרבית הסמנים פעילות ביולוגית הקשורה ביכולת התגובה של תאים חיסוניים אלו.

באמצעות האלגוריתם שפיתחו חוקרי הטכניון, נלקחו 90 דגימות מ-26 חולים והמחשב ביצע חיזוי בדרגת דיוק של יותר מ-90%, אם התרבית תגיב לגידול או לא. בהמשך נעשה במחקר צעד חשוב נוסף. החוקרים הצליחו להוציא מהתרבית, בהתבסס על האינפורמציה שקיבלו, תאים בעלי השפעה שלילית. במקביל הרבו את התאים בעלי ההשפעה החיובית. אצל עשרה מתוך 12 חולים הפכו התרביות מלא מגיבות למגיבות.

“מדובר בפריצת דרך ביישום של ביולוגיה מערכתית וביואינפורמטיקה להבנת תהליכים ביולוגיים מורכבים”, אומר פרופסור רייטר. “נרשם פטנט ועתה נבדקת האפשרות ליישום רפואי של השיטה”. כשלושים חולים כבר טופלו בשיבא בטכנולוגיה של בידוד תאי הדם הלבנים מהגידול והחזרתם אח”כ בכמות גדולה עם תוצאות ראשוניות מאד מעודדות ולכן לטכנולוגיה של סלקצית התאים הלבנים המתאימים ביותר יש יכולת יישומית מיידית בביח שיבא.