Category Archives: כתבות אמצע

פרופ’ דן ליברזון

גלים בים – מתי הם נשברים? חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת מלבורן משיבים לשאלה זו במאמר בכתב העת Physics Fluids. החוקרים מעריכים כי ממצאי המחקר יסייעו לשפר את הבנת הדינמיקה של שבירת גלי ים ועקב כך לשפר משמעותית יכולות חיזוי גלים ולקדם יישומים שונים הקשורים בכך – בטיחות ויעילות ניווט ימי, מבנים ימיים, ניצול אנרגיה מתחדשת, מחקרי אקלים ועוד.

את המחקר ערכו חוקרי הפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון פרופ’ דן ליברזון, הדוקטורנט (בתוכנית הבין-פקולטית להנדסה ימית) שגיא קנובלר והדוקטורנטית אוולינה ויניארסקה עם פרופ’ אלכסנדר בבאנין מאוניברסיטת מלבורן שבאוסטרליה.

אחת הפרדיגמות המקובלות בחקר גלים הוא שגלי ים נשברים כשהם מגיעים לתלילות סף – תלילות שבה הגל אינו יכול עוד “להחזיק את עצמו” והוא קורס. חוקרי הטכניון ואוניברסיטת מלבורן מראים כי גישה זו שגויה וכי אין תלילות סף אבסולוטית שמעבר לה כל גל דינו להישבר. מחקר זה התאפשר הודות לפיתוח שיטה חדשה לזיהוי מדויק של גלים נשברים, שפותחה בשנים האחרונות במעבדתו של פרופ’ דן ליברזון. המחקר מבוסס על נתונים רבים שנאספו בסדרה של תצפיות וניסויים הן בים השחור והן בתנאי מעבדה במנהרת הגלים T-SAIL בטכניון – מנהרה באורך 17.4 מטרים הנמצאת במעבדה בראשותו של פרופ’ ליברזון.

הדוקטורנטית אוולינה ויניארסקה

הדוקטורנט שגיא קנובל

“שבירת גלי ים היא אחת הבעיות המדעיות הסבוכות במכניקה של נוזלים,” מסביר פרופ’ דן ליברזון. “איש אינו מטיל ספק שיש קשר בין תלילות הגל לשבירתו, אבל אנחנו מראים שהתמונה מורכבת יותר ולכן אי אפשר לנבא את שבירת הגל על פי תלילותו בלבד. השבירה תלויה בנתונים רבים ומורכבים – עוצמת הרוח הנושבת מעל הגלים, מהירות התקדמות שיא הגל ועוד. זהו תהליך מורכב, שבמהלכו מתפתחת בגל אי-סימטריה הן בממד האופקי והן בממד האנכי. קריסת הגל מתחילה בהיווצרות מעין ‘בליטה’ בקדמת הגל, שממנה, בהתאם לשילוב גורמים רבים שהזכרנו, הגל נשבר בעוצמה או בעדינות. במחקר הנוכחי הצלחנו לייצר סטטיסטיקה מפורטת של תכונות רבות עבור גלים נשברים וגלים שאינם נשברים, תוך שימוש משולב בנתוני ניסוי מעבדה בתעלת גלי-רוח בטכניון ובנתוני גלים מהים השחור. סטטיסטיקה מפורטת זו מהווה בסיס לחישובים המנבאים אילו גלים ישברו ומתי.”

פרופ’ דן ליברזון הוא חבר סגל בפקולטה להנדסה אזרחית וסביבתית בטכניון, חבר בתוכנית הבין-תחומית להנדסה ימית בטכניון וראש מעבדת T-SAIL שבה נחקרים יחסי גומלין בין גלים בים, יחסי אטמוספרה-ים והיווצרות והתפתחות של גלי ים תחת רוח.

פרופ’ אלכסנדר בבאנין הוא חבר במחלקה להנדסת תשתיות באוניברסיטת מלבורן, אוסטרליה. הוא חוקר גלי ים וזרמים ומומחה להנדסה ימית.

ניסויי שבירה במנהרת הגלים בטכניון

למאמר בכתב העת Physics Fluids לחצו כאן

אפיון של חומרים הוא שלב בסיסי מאוד בכל תהליך ייצור – בייצור בוכנות מנוע, כנפי מטוסים, גשרים, אטבים, מזון, מסכים ועוד כהנה וכהנה. לעתים, למשל כשמדובר בגשר או בכנף מטוס, חוזק החומר הוא משתנה חורץ גורלות.

ד״ר גל אורן

עד המאה ה-20, רוב החומרים שנדרשו לתעשייה הכבדה, ובעיקר מתכות, יוצרו כסגסוגות פשוטות. כיום, לעומת זאת, משתמשת התעשייה בחומרים חדשניים בעלי תכונות חדשות, שלפיתוחם נדרש מחקר רב שנים כדי שיעמדו בדרישות המפרט של המוצר המיועד. פיתוח חומרים אלה נעשה כיום, לפחות בחלקו, בסיוע כלים חישוביים מתקדמים; אפיון התוצר המתקבל, לעומת זאת, עדיין נערך במידה רבה בתהליך ידני או ידני-למחצה המתבסס על חוות דעת מומחה, על סמך תצפיות וניסויים חוזרים ונשנים החושפים את התנהגות החומר ומאפשרים לשפרו.

גישה שונה לגמרי, הרותמת את הבינה המלאכותית לתכלית זו, מוצגת כעת במחקר שפורסם לאחרונה ב-Nature Scientific Reports על ידי צוות של חוקרים מקמ”ג (הקריה למחקר גרעיני – נגב) והטכניון, בהנחיית ד״ר גל אורן מהפקולטה למדעי המחשב ע”ש טאוב בטכניון.

המחקר התמקד בשאלה מרכזית שנותרה פתוחה במשך שנים: האם ניתן לפענח ללא מגע אדם, ואולי אף ללא ניסוי מקדים, את תכונות החומר? יתרה מכך, האם יש ביכולתו של המחשב להבחין בפגמים שאי אפשר לנסח את צורתם מראש? והאם אפשר לקבוע סיפי-כשל מדויקים לחומר?

“כדי לצלול לנושא יש צורך להבין כיצד בכלל נבחנים החומרים בימינו,” אומר ד”ר אורן. “השיטה המרכזית לפענוח כמותי של תכונות חומרים היא מטלוגרפיה – מדע-אומנות של הכנת פיסות הנדגמות מהחומר ובחינתן במיקרוסקופ אלקטרונים או מיקרוסקופ אופטי. המיקרוסקופ מייצר תמונה מיוחדת המאפשרת לבחון את המבנה הגבישי של החומר, את פיזורו ואת הזיהום שהיה בתוכו או שהצטבר בתוכו כחלקיקים קטנים בעת יציקת החומר, המכונים תכלילים.

“לשיטה זו מגבלות רבות, שכן לאורך השנים לא נמצאו מודלים שהצליחו לבדל היטב בין המשתנים בתמונה המתקבלת. יתר על כן, פענוח פיזיקלי מהימן מצריך ניסויים רבים ותמיד יהיה בו אלמנט סובייקטיבי. קושי מרכזי נוסף טמון באי-היכולת האנושית לכמת לכדי מודל אחוד את ההתנהגויות השונות של החומר, כך שאפשר יהיה לומר בוודאות מתמטית מהן תכונות החומר ומהן הסכנות הטמונות בשימוש בו.”

הפתרונות שהוצעו בעבר לבעיה זו מבוססים על מגוון גישות: עיבוד תמונה, ראייה ממוחשבת ואפילו למידה עמוקה – גישה המדמה את הפעילות המוחית שלנו בזמן למידה. למידה עמוקה מאפשרת לגבור כיום על מגוון בעיות מסובכות, מנהיגה אוטונומית ועד זיהוי פנים. עם זאת, בעניין אפיון חומרים מקצה לקצה לא הוצגה עד כה גישה מקיפה לפתרון האתגר האמור.

פריצת הדרך המוצגת במאמר ב-Nature Scientific Reports מבוססת על תחום המומחיות של הקבוצות בקמ״ג ובטכניון, והדגמים שנבחרו היו של סגסוגת אורניום-כרום. מדובר בתמונות מרובות טקסטורות וגוונים, המהוות חתך דו-ממדי של מציאות תלת-ממדית של החומר.

וכעת – לשלב התוצאות. המערכת החדשה שפותחה על ידי צוות המחקר מאפשרת אפיון מדויק של החומר על סמך שימוש ב-1% בלבד מהמידע בשלבי הלמידה. המערכת הצליחה לנבא בהצלחה רבה את מיקומי התכלילים בחומר, להסיר אותם מתמונת הדגם, להשלים את החסר על סמך שאר התמונה ולבסוף לכמת את הערכים העיקריים המשמשים לאפיון החומר. לדברי החוקרים, מערכת זו תוכל לספק את כל אלה במהירות רבה לגבי כל מצבור נתונים חדש שיובא בפניה.

בנוסף פיתחו החוקרים אלגוריתמים חדשים לזיהוי אנומליות מרחביות וצורתיות ייעודיות לעולם החומרים, כך שכל חומר חדש נבחן גם על בסיס האנומליה שבו וגם על בסיס כל הידע שנצבר אי פעם במערכת. יתר על כן, המערכת מאפשרת כיוונון מחדש של גבולות האנומליה באמצעות תיקוף בניסויים פיזיים. “כך,” מסכם ד”ר אורן, “מתקיימת הפרייה הדדית מגבולות מדע החומרים לגבולות מדעי המחשב וחזרה. אנחנו  מעריכים שתוך שנים ספורות, החקר המטלורגי של חומרים יהיה פשוט ומידי כחומר ביד היוצר – או המחשב.”

למאמר: https://rdcu.be/cJsfN

חוקרים בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון פיתחו קבוצה חדשה של מטא-זורמים – נוזלים מלאכותיים בעלי תכונות שאינן מתקיימות בחומרים טבעיים. את המחקר הובילו הדוקטורנט אופק פרץ, פרופ’ אמיר גת ופרופ’ ספי גבלי מהפקולטה להנדסת מכונות בטכניון. המחקר פורסם ב-Nature Communications, וכעת בחרו בו עורכי כתב העת המדעי כאחד מהמחקרים החשובים ביותר שהתפרסמו בו לאחרונה.

מטא-זורמים הם תת-קבוצה של מטא-חומרים – חומרים מלאכותיים המפגינים תכונות חדשות שאינן קיימות בחומרים טבעיים, למשל “מסה שלילית”, פיזור אור, שיכוך רטט וגמישות יתירה. במאמר החדש מציגים חוקרי הטכניון מטא-זורמים חדשים שאחת מתכונותיהם הייחודיות היא יכולתם לקצור ביעילות אנרגיה מהסביבה ולאגור אותה בתנאים אטמוספריים. לפיתוח זה משמעויות יישומיות שונות, ובראשן יצירת תחליף לא מזהם לנוזלי קירור המשמשים במזגנים ובמערכות קירור אחרות.

ביצועיהן של מערכות קירור – יעילותן, טווח פעולתן והשלכותיהן הסביבתיות – תלויים בתכונותיהם התרמודינמיות של אותם נוזלים. חוקרי הטכניון פיתחו נוזלים בעלי תכונות תרמודינמיות משופרות, כלומר נוזלים שאינם רק יעילים יותר אלא גם מזהמים פחות. הנוזל שפיתחו חוקרי הטכניון מבוסס על קפסולות שבתוכן גז והן שקועות בנוזל אחר. האינטראקציה בין שלושת מרכיבי המערכת קובעת את התכונות התרמודינמיות של המערכת כולה – המטא-זורם. העובדה שהקפסולות מולטי-סטביליות, כלומר יש להן מספר מצבי שיווי משקל יציבים, מקנה לנוזל תכונות תרמודינמיות ייחודיות, לרבות אגירה ושחרור אנרגיה והוצאת חום מהסביבה.

קירור הוא תחום פעילות הנחשב למזהם הסביבתי הגדול ביותר, וזאת בשל הנוזלים המשמשים בו. לכן מעריכים חוקרי הטכניון כי הפיתוח יתרום משמעותית להפחתת פליטות הזיהום הסביבתי ולצמצום חלקו של האדם בהתחממות הגלובלית.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע.

בסרטון: פעולת המערכת בתגובה לשינוי לחץ חיצוני.

למאמר בכתב העת Nature Communications  לחצו כאן

איור 1 – מטא-זורם בעל מצבי מספר רב של מצבי צפיפות יציבים. A – גרף לחץ צפיפות עבור מטא-זורם. תחילה (מצב 1) המערכת נמצאת בלחץ אטמוספרי ובצפיפות נומינלית, ואז מגדילים את הלחץ החיצוני הפועל על הנוזל וצפיפותו עולה (מצב 2). בשלב זה מקטינים חזרה את הלחץ החיצוני ללחץ אטמוספרי (מצב 3) והמערכת אינה חוזרת למצב הצפיפות הנומינלי. הבדל זה מתבטא במצב אנרגטי שונה של המערכת המאפשר אגירת אנרגיה בתוכה. על מנת לקצור את האנרגיה האגורה, מפעילים על המערכת תת-לחץ (מצב 4) אשר מקטין את צפיפות הנוזל ולבסוף מאפשר חזרה למצב ההתחלתי (מצב 1). B – מצבי האנרגיה השונים של המערכת כתלות בפרמוטציה ובלחץ החיצוני. C – תיאור סכמתי של מערכת הניסוי הכוללת בקר לחץ, מיכל נוזל צמיג ומיכל המכיל את המטא-זורם.

אזילקט: תרופה משנה חיים

באחד מימי פברואר 2005 צילצל הטלפון בפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט בטכניון. על הקו הייתה ד”ר רות לוי, המדענית הראשית של ענקית התרופות הישראלית “טבע”. ד”ר לוי בישרה לשניים מחוקרי הפקולטה כי מינהל התרופות האמריקאי, ה-FDA, אישר את התרופה שהם פיתחו לטיפול בחולי פרקינסון. שני החוקרים, הפרופסורים מוסא יודעים וג’ון פינברג, חשבו באותו רגע על אבותיהם. אביו של ג’ון נפטר ממחלת פרקינסון, ואילו אביו של מוסא היה חולה בדיכאון שנים רבות. שניהם הרגישו שבהודעה הדרמטית על אישורה של התרופה “אזילקט” הם סגרו מעגל.

“נולדתי בטהרן למשפחה בת חמישה ילדים”, מספר פרופ’ יודעים. “משפחתו של אבי חיה במהלה, הרובע היהודי בטהרן. בית הכנסת במהלה היה רכוש המשפחה, שניהלה את כל שירותי הקהילה בנושאי הדת. ראשי המשפחה היו בעלי הידע ונתנו עצות רבות לחברי הקהילה, ומכאן שם המשפחה יודעים”.

מוסא נשלח לאנגליה לבדו בהיותו בן 12 בלבד, ומאז לא שב לאיראן. הוא התחנך בפנימייה יהודית בברייטון, וב-1959 התקבל ללימודי רפואה באוניברסיטת מקגיל בקנדה. ההרצאות על ביוכימיה של המוח (נוירוכימיה) השפיעו משמעותית על המשך לימודיו ועל מחקריו העתידיים. “המחקר הנוירופסיכיאטרי והטיפול במחלות נוירופסיכיאטריות היה אז בחיתוליו, והערכתי שתחומים אלה טומנים בחובם הבטחה עצומה”, מספר פרופ’ יודעים. הוא זנח את לימודי הרפואה לטובת לימודי דוקטורט בתחום הביוכימיה והפסיכיאטריה באוניברסיטת מקגיל. בתום הלימודים חזר לאוניברסיטת לונדון למשך חמש שנים, ולאחר מכן שהה שנה באוניברסיטת קיימברידג’ וארבע שנים נוספות באוקספורד. “אלה היו שנים פוריות שעיצבו את עתידי המקצועי”, הוא אומר.

בעת שהותו באוקספורד הוא התלבט אם להשתקע באנגליה או לעזוב. אף שהוצע לו תפקיד חשוב ב-NIH, מכוני הבריאות האמריקאיים, הוא לא רצה לחזור לארצות הברית. ואז נקרתה לפניו ההזדמנות לעבור לישראל.

בשנת 1975 ביקר יודעים בישראל, וכאן שמע מידידו, חתן פרס ישראל פרופ’ רפי משולם, שבפקולטה לרפואה ע”ש רפפורט מחפשים פרמקולוג שיקים את המחלקה לפרמקולוגיה ויעמוד בראשה. “שמעתי על הטכניון כבר קודם, אבל לא ידעתי שיש בו פקולטה לרפואה”, הוא אומר. “בביקורי בחיפה פגשתי את הדקאן הראשון של הפקולטה לרפואה בטכניון, פרופ’ דוד ארליך, והוא הציע לי את משרת ראש המחלקה לפרמקולוגיה”.

חכמת הטכניון – תרופות.קרדיט: ענת הר-גיל

ב-1977 עלה פרופ’ יודעים לארץ. בבואו לישראל היו לו שתי מטרות עיקריות: לפתח בטכניון מחלקה פרמקולוגית מהמעלה הראשונה ולעודד את חברות התרופות לשתף פעולה עימה. באותה תקופה פיגר תחום התרופות אחר תחומים אחרים בישראל, בין השאר משום שחברות התרופות לא פעלו על סמך תוכנית פיתוח ברורה. לראשונה בישראל יזם פרופ’ יודעים מחקר בנוירופרמקולוגיה של ניורוטרנסמיטרים אמינרגיים – תחום רלוונטי לכל המחלות הנוירופסיכיאטריות.

בתוך עשר שנים הייתה המחלקה הפרמקולוגית בטכניון ליחידה בעלת שם עולמי שנודעה הן באקדמיה הן בתעשיית התרופות הבין-לאומית. אולם הפריצה הדרמטית בענף התרופות הישראלי התרחשה בסוף שנות ה-70, עם כניסתה של חברת התרופות הישראלית “טבע” לעולם המחקר והפיתוח. מנכ”ל החברה אלי הורביץ ז”ל בחר במחלקתו של פרופ’ יודעים כמעבדה הראשונה למו”פ בתחום התרופות. עניין מיוחד גילתה החברה בתרכובות AGN1133 ו-AGN1135 לטיפול במחלת פרקינסון, שאותן חקרו פרופ’ יודעים ועמיתו פרופ’ ג’ון פינברג עוד במנזר ששכנה בו הפקולטה לרפואה בתחילת דרכה. התעניינותם במולקולות אלה נבעה מהדמיון המבני שלהן לסלג’לין – תרופה שמעלה את רמות הדופמין במוח וכך עשויה לסייע לחולי פרקינסון. התרופה נועדה לטיפול בדיכאון אך נכשלה בהתוויה זו.

לראשונה שמע פרופ’ יודעים על סלג’לין מהאיש שפיתח אותה, פליט השואה ההונגרי יוסף קנול, בכנס בסרדיניה בשנת 1972. כעבור שנה, לבקשת המדען וולטר בריקמאייר, נסע פרופ’ יודעים לבודפשט וקיבל מקנול חמישה גרמים מהתרופה שפיתח. את הדגימה הקטנה הביא לבריקמאייר בווינה וחזר לעבודתו באוקספורד. “אחרי שלושה חודשים קיבלתי שיחה בהולה מווינה: בריקמאייר סיפר לי שבניסוי שהוא ערך ניתנו עשרה מיליגרמים מהתרופה ל-46 חולים – והתוצאות מדהימות”.

יומיים לפני שעלה לישראל – אחת ההחלטות הדרמטיות בחייו – הוא חלם על הסלג’לין ועל שתי התרכובות AGN1133 ו-AGN1135. “נסעתי בבוקר ללונדון וביקשתי רשות מהמנחה שלי, פרופ’ מרטון סנדלר, לקחת את שתי התרכובות לישראל. הוא נתן לי אותן בשמחה”.

כאן בטכניון החלו פרופ’ יודעים ופרופ’ פינברג לפתח את התרופה לפרקינסון. “בשנת 1981 כבר ידענו שיש לנו תרופה פוטנציאלית ביד, אבל רק בשנת 2003 קיבלנו אישור סופי, כשהניסויים הקליניים בחולי פרקינסון הוכתרו בהצלחה”.

כיום ידוע שרסג’ילין, או בשמה המסחרי “אזילקט”, יעילה לטיפול בשלבים שונים של מחלת פרקינסון הן כתרופה יחידה הן בשילוב עם התרופה L-dopa. רסג’ילין אף נבחרה על ידי NIH, מכוני הבריאות האמריקאיים, כנושא מחקר עיקרי בחקר מחלות נוירודגנרטיביות.

במשך עשרות שנים ניהל פרופ’ יודעים את המרכז ע”ש איב טופף לחקר מחלות נוירודגנרטיביות בפקולטה לרפואה. בשנים האחרונות הוא התמקד בפיתוח סדרות רבות של תרופות למחלות ניווניות של המוח. כאות הוקרה על פעילות זו זכה פרופ’ יודעים פעמיים בפרס הרשל ריץ’ מהטכניון, בפרס א.מ.ת בחסות משרד ראש הממשלה ובכ-50 פרסים בין-לאומיים חשובים.

“אני מאמין שהשגתי את המטרות שהצבתי לעצמי כשהגעתי לישראל”, הוא אומר. “למזלי זכיתי בסטודנטים מבריקים ובעמיתים נפלאים, ואני אסיר תודה להם ולטכניון שהביא אותי לישראל מתוך אמון ביכולותיי. אזילקט מקילה על מיליוני אנשים, וזה מה שחשוב”.

 “להצליח לתרגם רעיון לתרופה ממשית שמסייעת לחולים – זה חלומו של כל פרמקולוג”, אומר פרופ’ ג’ון פינברג. “אצלי נוסף לזה גם היבט אישי של סגירת מעגל, שכן אבא שלי היה חולה פרקינסון. כאשר אושרה אזילקט הרגשתי שהוא מודה לי מלמעלה”.

פרופ’ מוסא יודעים (משמאל) ופרופ’ ג’ון פינברג

פרופ’ פינברג נולד וגדל בלונדון ולמד ב-City of London School. לראשונה ביקר בישראל ב-1960 במסגרת הג’ימבורי – מפגש בין-לאומי של תנועת הצופים שהתקיים במרומי הכרמל. “הגענו באונייה עם כל הציוד של המחנה”, הוא נזכר. “השלטים הרבים שראיתי בעברית עשו לי משהו. גם החוויה במפגש הייתה נפלאה”. ב-1964 סיים לימודי רוקחות עם התמחות בפרמקולוגיה בקינגס קולג’ בלונדון, והחל לעבוד במחלקה הפרמקולוגית של חברת “גלאסקו” בקבוצה שגילתה את הסלבוטמול – החומר שעליו מבוסס הוונטולין. את הדוקטורט עשה בבית החולים סנט מארי בלונדון, שם גילה אלכסנדר פלמינג את הפניצילין.

מלחמת ששת הימים עוררה בג’ון כיסופים לישראל והוא ביקש להתנדב לצה”ל, אבל עד שהגיעו כל האישורים הסתיימה המלחמה. בשנת 1970, כשבאמתחתו דוקטורט בתחום הפיזיולוגיה של הכליה, עלה לישראל עם חברתו אפרת, וכעבור שנה נישא לה בתל אביב.

במשך שש שנים עבד פרופ’ פינברג במרכז הרפואי סורוקה בנגב, שם חקר עם פרופ’ ג’פרי ברליין את התאקלמות הגוף ואת הסתגלותו לחום סביבתי. “המתנדבים שלנו רכבו על אופני כושר בחדר שחומם ל-50 מעלות, וכך גילינו כיצד הגוף מסתגל לסביבה באמצעות שינוי במשק הנוזלים, הנתרן והאשלגן”. בשנת 1976 יצא לבתר-דוקטורט במכון רוש (Roche) לביולוגיה מולקולרית בניו ג’רזי. שם הוא נחשף לראשונה באופן מעמיק לחקר מערכת העצבים המרכזית.

ב-1978 הצטרף פרופ’ פינברג למחלקה לפרמקולוגיה בטכניון בעקבות פגישה עם פרופ’ יודעים. הוא מספר: “כשהגעתי לטכניון התמקדתי בהשפעות של תרופות נגד דיכאון ומשם המשכתי לתחום הפרקינסון. פרופ’ יודעים כבר עבד אז על איתור חומרים שיעכבו את פעילות האנזים MAO-B, והחלק שלי במחקר התמקד בהיבטים הפרמקולוגיים, כלומר בשאלה אילו תרכובות מעכבות ביעילות את האנזים MAO-B במוח החולדה”.

 MAO-Bמשפיע על הפרשת הדופמין, שהוא גורם מרכזי בסכיזופרניה ובפרקינסון. הפרשת יתר של דופמין במוח עלולה לגרום לסכיזופרניה; תת-הפרשה שלו – לפרקינסון. מאחר שהדופמין קשור למחלות נפש נחשף פרופ’ פינברג להשפעותיו בחקר הדיכאון, ובטכניון גייס את הידע שצבר למחקר הקשור לפרקינסון ולעריכת השלב הקדם-קליני של פיתוח התרופה למחלה.

כיום מקדיש פרופ’ פינברג את זמנו ואת מרצו למאבק בארגונים השוללים ניסויים בבעלי חיים. “זה תהליך מדאיג מאוד”, הוא אומר. “הארגונים האלה פועלים בתקיפות, ולעיתים באלימות, נגד כל מי שקשור בניסויים החיוניים האלה. הם מאיימים על מדענים ומבצעים מעשי ונדליזם במעבדות. זו הסיבה שהסכמתי לעמוד בראש הפורום הבין-אוניברסיטאי למחקר ביו-רפואי (IUF) שמטרתו לשנות את הטקטיקה מול אותן עמותות עשירות ותוקפניות. המשימה היא לעבור מתגובות לפעולה יזומה ונחושה, מתוך הבנה שאין לנו ברירה. עלינו לחנך את הציבור בתחום הזה. חשוב שכל מטופל שנכנס לבית חולים ידע שהטיפולים שהוא עומד לקבל לא היו מתפתחים ללא ניסויים קדם-קליניים”.

כבכל תרופה אחרת גם הניסוי הקליני ברסג’ילין התבצע בכמה שלבים. בשלב הראשון ניתנה התרופה לכמה מתנדבים בריאים כדי לוודא שאין לה תופעות לוואי שלא נצפו בחיות מעבדה. בשלב השני טופלה קבוצה קטנה של חולים כדי לבדוק אם התרופה יעילה בטיפול במחלה. בשלב השלישי נערך מחקר כפול-סמיות ומבוקר-פלצבו ב-404 מטופלים בשלבים מוקדמים של המחלה. בשני המחקרים הבאים השתתפו 687 ו-472 חולים הסובלים מתסמינים מוטוריים בשלבים מתקדמים יותר של המחלה.

אחת התגליות החשובות בנוגע לאזילקט היא שמעבר לטיפול בסימפטומים, התרופה ממש בולמת את המחלה בכך שהיא מגינה על נוירונים מפני ניוון. רוב הנוירונים במוח הם תאים שאינם יודעים להתחדש, לבצע רגנרציה, כלומר אין תחליף לנוירונים אבודים. לכן חשוב מאוד להגן על הנוירונים הקיימים מפני מוות, ואזילקט מצליחה לעשות זאת ולהאט באופן דרמטי את התפתחות המחלה.

ביוני 2016, בטקס חגיגי שהטכניון העניק בו תעודות הוקרה לפרופ’ יודעים ולפרופ’ פינברג, אמר נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא שסיפורם המופלא אינו רק הישג מדעי אדיר ותרומה עצומה לאנושות, אלא סיפור המגלם את תמצית הטכניון: מצוינות ללא פשרות, מאמץ נחוש לפצח את מסתרי המוח האנושי וגם ציונות במיטבה, ציונות ללא מירכאות; שני המדענים עזבו משרות מבטיחות באנגליה, עלו לארץ, ובמבנה המנזר הקטן שהחלה בו דרכה של הפקולטה לרפואה הגיעו בעבודת מחקר מזהירה להישגם הנדיר – פיתוח תרופה המקילה את סבלם של מיליוני חולים ברחבי העולם.

מתוך תיקון עולם – סיפורו של הטכניון מאת עמוס לבב

בתמונה הקבוצתית, מימין לשמאל: פרופ’ אריאל קפלן, ד”ר ראני זננירי ופרופ׳ ארנון חן

מאמר של חוקרים מהפקולטה לביולוגיה בטכניון, שהתפרסם אתמול בכתב העת Nature Communications, שופך אור על אחד המנגנונים האחראים לתיקון נזקים בדי-אן-איי. המאמר משותף לקבוצות המחקר של פרופ’ ארנון חן ופרופ’ אריאל קפלן.

שמירה על שלמות הגנום חיונית לתפקודם של כל האורגניזמים ולהישרדותם. הגנום מאוים על ידי קשת רחבה של גורמים סביבתיים (חיצוניים) ואנדוגניים (שמקורם בפעילות האורגניזם עצמו) – גורמים המחוללים בכל יום אלפי אירועי נזק לדי-אן-איי בכל תא. נזקים חמורים במיוחד הם השברים הכפולים, המתרחשים בכל סוגי האורגניזמים ועלולים לגרום למוטציות מזיקות ולמוות של תאים.

במהלך האבולוציה פיתח התא החי מנגנוני תיקון מתוחכמים לשברים מסוכנים אלה. בחיידקים, תיקון השברים מאותחל על ידיRecBCD , אנזים הפורם בכוח את צמדי הבסיסים המרכיבים את הסליל הכפול של הדי-אן-איי באזור הנזק כהכנה לשלבים הבאים הנדרשים לתיקון מלא. את האנרגיה לתהליך שואב האנזים ממולקולותATP , נשאיות האנרגיה של התא.

בתהליך האמור נפרמים יותר מ-1,600 צמדי בסיסים בשנייה – מהירות עצומה במונחים ביולוגיים. כדי להגיע למהירות זו, RecBCD נזקק לאלפי מולקולות ATP בכל שנייה. תהליך זה סותר לכאורה את העובדה שתאים הסובלים מנזקי די-אן-איי מאופיינים ברמות נמוכות יחסית של ATP. כיצד, אם כן, מגשר התא על הפער? כיצד מגייס האנזים במהירות כה רבה את מולקולות ה-ATP הנדרשות לתיקון? בשאלות אלה דן המאמר שפורסם על ידי שתי קבוצות המחקר הטכניוניות ושופך אור על מנגנון הפעולה יוצא הדופן של RecBCD.

ד”ר סיבאסוברא מנגאפורם

ד״ר ראני זנאנירי, ד״ר סיבאסוברא מנגאפורם וד״ר ורה גיידר גילו במחקר זה את קיומם של אתרי קישור נוספים למולקולות ATP ב-RecBCD. מולקולות אלה נקשרות לאותם אתרי ביניים ומהם הן עוברות למקום המדויק שבו הן נדרשות. אתרי הקישור שגילו חוקרי הטכניון יוצרים למעשה “משפך” למולקולות ATP, המתעל את ה״דלק״ לעבר שני ה״מנועים״ של RecBCD ביעילות ובמהירות. הגילוי מבוסס על שימוש במגוון רחב של כלים ביו-פיזיקליים וניסויים בתאים חיים (חיידקי E. coli).

תיקון נזקי די-אן-איי ממלא תפקיד מרכזי בפיזיולוגיה של תאים בכל העולם החי, מה שמעיד על מרכזיותו ועל התפתחותו בשלב קדום באבולוציה. לפיכך, למנגנון החדש שהתגלה עשויות להיות השלכות לא רק על פעילות אנזימטית כשלעצמה אלא גם על תיקון די-אן-איי בתאי גופנו ועל הבנת ההפרעות שלו במצבי מחלה שונים.

המאמר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע והקהילה האירופית.

למאמר בכתב העת Nature Communications  לחצו כאן