מעבדת עטלפים ראשונה מסוגה בעולם תאפשר לחוקרים להתחקות אחר יכולות החישה של העטלפים ולמצוא פתרונות לבעיות עימן מתמודדים מכשירי סונאר ורדאר אנושיים
מחקרים
RESEARCH
מה מעניין אותך?
מחקר
28.06.2012
בעקבות החוש השישי של העטלפים
- מדעי החיים
- רפואה ומדעי החיים
עטלף הבומבוס הוא היונק הקטן ביותר על פני כדור הארץ. למרות שמשקלו אינו מגיע לשני גרם, הוא מסוגל לעוף לאורך עשרות קילומטרים בחושך מוחלט כשהוא מתבסס על חוש הסונאר כדי לנווט, לתמרן ולמצוא מזון. כמו עטלפים אחרים, גם העטלף הזעיר הזה משדר אותות על קוליים ומנתח את ההדים החוזרים באמצעות המוח שלו. עטלפים מסוגלים לבצע משימות מורכבות ביותר בעזרת הסונאר שלהם כמו: איתור חרקים מזעריים ומעקב אחריהם במעבה הצמחייה, נדידה עונתית לאורך מאות קילומטרים ותנועה בלהקים של מאות אלפי פרטים מבלי להפריע זה לזה. בנוסף, הם מציגים יכולות קוגניטיביות גבוהות כמו קבלת החלטות, זיכרון ולמידה.
"העטלפים הם אחת מקבוצות היונקים המצליחות ביותר, אך המידע עליהם מועט," אומר ד"ר יוסי יובל, ראש המעבדה, "הם היונקים המעופפים היחידים, ויחד עם דולפינים, הם היונקים היחידים שמפיקים אנרגיה כדי לחוש את הסביבה. היכולות שלהם קוראות תיגר על חוקי הפיסיקה ומעמידות את ההנדסה האנושית באור מביך, ולכן אני חוקר אותם".
מעבדת עטלפים ראשונה מסוגה בעולם
סונאר הוא החוש השישי של העטלפים. יכולות הסונאר של העטלפים עולות על אלה של מכשירים אנושיים דומים ואנחנו רחוקים מלהבין אותן. כדי לחקור את הסונאר של העטלפים, מוקם בימים אלה בגן הזואולוגי של אוניברסיטת תל-אביב חדר התעופה האקוסטי המתקדם מסוגו בעולם שיכלול מערך של יותר ממאה מיקרופונים על קוליים ויותר מעשר מצלמות וידיאו מהירות. הבנת החישה של העטלפים עשויה להמציא פתרונות לבעיות דומות עימן מתמודדים מכשירי סונאר ורדאר אנושיים ועשויה גם לקדם טכנולוגיה שתסייע למצוקתם של אנשים עיוורים.
עטלף עם ג'י-פי-אס
הלהקה היא צורת החיים החברתית של מרבית העטלפים. למעשה העטלפים הם אחת מקבוצות היונקים החברתיות ביותר. עטלפי הפירות שחוקר הצוות, חיים בלהקות של אלפי פרטים ושבים מדי לילה במשך כל ימי חייהם הארוכים (עד 40 שנה) למערה שבה הם נולדו. מכיון שמרבית חייהם מתנהלים בחשיכה, הם משתמשים בתקשורת קולית מפותחת כדי לזהות זה את זה. בימים אלה עובדים החוקרים על הקמת המושבה המוחתמת הראשונה בעולם שבה יחיו עטלפי בר במתקן מלאכותי, אבל יהיו חופשיים לצאת החוצה מדי לילה.
כדי לעקוב אחרי העטלפים בסביבתם הטבעית פיתחו החוקרים את מכשירי הג'י-פי-אס הקטנים ביותר בעולם שיוצמדו לכל עטלף ויכללו גם מיקרופון להקלטת אותות על קוליים. כך יוכלו לעקוב אחרי התנועה, התקשורת והסונאר של כל הפרטים בלהקה לאורך שנים. מערכת זו תהיה הראשונה מסוגה בעולם המאפשרת מעקב אחר חברה שלמה של יונקים, ובעזרתה שואפים החוקרים להוציא לראשונה את תחום המחקר של מדעי המוח אל השדה.
ללמוד על מוח האדם
המוח של העטלף אחראי על כל היכולות שהוצגו לעיל. ניסויים התנהגותיים למשל מראים שמוח העטלף מודד זמן בדיוק של 100 ננו-שניות, יכולת שהיא בגדר פלא מוחלט. כדי להבין כיצד מקודד מוח העטלף את פעילויות הסונאר, את ההתנהגות בתוך הלהקה ואת שאר הפעולות שהוא מבצע, משתמשים החוקרים בהדמייה מגנטית פונקציונלית (fMRI) לראשונה בעולם עם עטלפים. היכולת לבחון פעילות של מוח עטלף בזמן שהוא ער תאפשר לענות לראשונה על שאלות מרתקות בתחומים רבים כמו למשל: האם העטלף מזהה את הקול של עצמו? האם הוא מזהה פרטים אחרים? האם הוא מבחין בין עטלף כועס לעטלף מרוצה? ועוד. מוח העטלף הוא מוח יונק רגיל ולכן ההבנה שלו תלמד אותנו גם על מוח האדם.
"החזון שלי הוא לפענח התנהגות," מסביר ד"ר יובל, "להבין מדוע אנחנו מתנהגים שונה, איך התפישה החושית מעצבת את ההתנהגות ואיך היא מקודדת במוח שלנו. אני מנסה לחקור התנהגות בכל הרמות האפשריות – בשדה, במעבדה ובתוך המוח עצמו. כדי לעשות זאת אני משתמש בחיית מודל (העטלף) שההתנהגות שלה דומה באופנים רבים לזו של האדם, אבל פשוטה יותר להבנה. מושבת העטלפים למשל היא חברה של אלפי פרטים שיוצרים קבוצות קטנות ללא היררכיה ברורה. אני מאמין שמחקר של יונקים עם התנהגות פשוטה יגלה לנו הרבה על עצמנו".
מחקר
20.03.2012
רפואה סינית מסייעת בטיפולי פוריות
מחקר חדש שנערך באוניברסיטת תל-אביב מצא כי נשים שעברו טיפולי פוריות וטופלו בנוסף גם ברפואה הסינית המסורתית, הרו בשיעור גבוה יותר
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
הרפואה הסינית המסורתית משתמשת בטכניקות של דיקור ובתערובות של צמחי מרפא להגברת הפוריות ולמניעת הפלות. שילוב של טיפולים אלה, כשהוא מצטרף להזרעה תוך-רחמית, מהווה פתרון מנצח עבור נשים המתקשות להרות או לשאת את הריונן עד תומו.
המחקר, ראשון מסוגו, נערך על ידי ד"ר שחר לב-ארי, מומחה לביולוגיה של התא מהמחלקה לקידום הבריאות בביה"ס לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל-אביב וראש המרכז לרפואה אינטגרטיבית והמעבדה לצמחי רפואה וחקר הסרטן במרכז הרפואי תל-אביב, בשיתוף עם קרן סלע, מומחית לרפואה סינית בביה"ח, עם דגש על בריאות נשים.
החוקרים מדדו את יעילות השילוב של שיטות סיניות עם הזרעה תוך-רחמית, והתוצאות שפורסמו לאחרונה בכתב העת Journal of Integrative Medicine מצביעות על עלייה משמעותית בפוריות בעקבות הטיפול המשולב. השיטה מתאימה הן לנשים הנעזרות בתרומות זרע, והן לאלה המופרות בזרעו של בן זוגן.
טיפולים עתיקים, רפואה עכשווית
ד"ר לב-ארי וקרן סלע ערכו מחקר רטרוספקטיבי, בו עקבו אחר 29 נשים בגילאי 30 עד 45, שטופלו בהזרעה תוך-רחמית בשילוב עם טיפול ברפואה סינית. הטיפול הסיני, שנתפר אישית עבור כל מטופלת, כלל דיקור פעם בשבוע ומרשמים של צמחי מרפא כמו פאוניה לבנה(Peonia Albae) וצ`ואן-שיונג (Chuanxiong) טריים או בצורת אבקה - כולם מאושרים לייבוא על ידי משרד הבריאות. התוצאות הושוו לאלה של קבוצת בקרה של 94 נשים בנות 46-28, שטופלו בהזרעה תוך-רחמית בלבד.
התברר ששיעורי ההצלחה – הן בהתעברות והן בהריונות שהגיעו לסיומם במועד – היו גבוהים משמעותית בקרב הנשים שנעזרו ברפואה הסינית. מבין 29 המשתתפות 65.5% הרו, ו-41.4% ילדו תינוקות בריאים. בקבוצת הבקרה, לעומת זאת, הרו רק 39.4% ו-26.9% בלבד ילדו תינוקות בריאים. הפער הגדול מפתיע עוד יותר כשלוקחים בחשבון את גיל המשתתפות. "גילן הממוצע של הנשים שהשתתפו במחקר היה 39.4, מול 37.1 בקבוצת הבקרה. בדרך כלל, שיעורי ההיריון והלידה יורדים עם עליית גיל האם" מסביר לב-ארי.
שיפור האיזון וההרמוניה ברחם
לדברי החוקרים, מטרת הרפואה הסינית היא לתקן תופעות של חוסר איזון בזרימה הטבעית של אנרגיה בגוף, ובכך לשפר את תחושת הרווחה הכוללת של המטופל. בהתאם לכך, קיימות מספר תיאוריות המסבירות כיצד יכולה התורה העתיקה מהמזרח לשפר את הפוריות: ייתכן שצמחי המרפא והדיקור משפיעים על מחזור הביוץ והווסת, מחזקים את זרימת הדם לרחם, ואף מגבירים את הייצור וההפרשה של אנדורפין - חומר המעכב את פעילות מערכת העצבים המרכזית וגורם לתחושה של רוגע. כל אלה עשויים בהחלט לסייע להתעברות ולהיריון בריא.
בשלב הבא מתכוונים החוקרים לבסס את ממצאיהם הראשוניים באמצעות ניסוי קליני מבוקר לנשים שמקבלות טיפולי הזרעה תוך רחמית. הנשים, יחולקו באופן אקראי לשתי קבוצות: קבוצה שתטופל בנוסף ברפואה סינית, וקבוצת בקרה שתקבל טיפולי דמה (פלסבו(.
מחקר
19.03.2012
מחט רדיואקטיבית שנלחמת בסרטן
באוניברסיטת תל-אביב פותחה שיטה שהורסת גידולים סרטניים מבפנים ומפתחת בחולה חסינות בפני הישנותם
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
גם כשמגייסים כנגד גידול סרטני את כל `התותחים` הכבדים – ניתוח, כימותרפיה והקרנה – עדיין אין כל ערובה לכך שהסרטן לא יתקוף שנית. שיטה חדשה להסרת גידולים סרטניים, פרי פיתוח של חוקרים באוניברסיטת תל-אביב, מגדילה משמעותית את הסיכוי שהגידול יחוסל סופית, ולא יחזור.
הפיתוח החדשני של פרופ` יונה קיסרי מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר ופרופ` יצחק קלזון מהמחלקה לפיסיקה ואסטרונומיה, הוא מחט רדיואקטיבית, בעלת אורך של ס"מ אחד ועובי של סיכה. כשמחדירים את המחט לתוך גידול סרטני מוצק, היא משחררת אטומים רדיואקטיביים קטלניים, שיוצרים הקרנה מבפנים, וגורמים להתפרקותו של הגידול בתוך הגוף.
"הגידול המתפרק משחרר אנטיגנים, שמעוררים תגובה חיסונית כנגד תאים סרטניים", מסביר פרופ` קיסרי, "היתרון, אם כן, הוא כפול: הגידול עצמו מושמד באופן יעיל יותר, ובמרבית המקרים הגוף מפתח חסינות שתמנע את חזרתו. מצב כזה הוא נדיר כאשר גידול סרטני מוסר בניתוח בדרך הרגילה". המחקר החשוב פורסם במספר כתבי עת אקדמיים, ולאחרונה הופיע בכתב העת .Translational Research
להרוס את הגידול מבפנים
היום מטופלים חולי סרטן רבים בהקרנה של קרני גאמה. ידוע אמנם שחלקיקי אלפא יעילים הרבה יותר, אך הטווח שלהם קצר מאוד, ולכן הם אינם מסוגלים לחדור את העור, ואינם מתאימים לשיטות ההקרנה המקובלות. המחט הרדיואקטיבית שפותחה במעבדתו של פרופ` קלזון עוקפת חיסרון זה: היא מוחדרת לתוך הגידול באמצעות מזרק, ושותלת אטומים רדיואקטיביים פולטי חלקיקי אלפא ישירות בתוך הגידול הסרטני.
"המחט מצופה באטומים שפולטים חלקיקי אלפא, ובנוסף מייצרים אטומי-בת, שפולטים גם הם חלקיקי אלפא. חלקיקים אלה הולכים ומתפשטים בתוך הגידול הסרטני, לפני שהם מתפרקים", מסביר פרופ` קלזון. "זה דומה לפצצת מצרר: במקום להתפוצץ בנקודה אחת מסוימת, ממשיכים האטומים להתפזר ולפלוט חלקיקי אלפא במרחק גדל והולך ממקור הקרינה הראשוני". התהליך כולו אורך כעשרה ימים, ומותיר בסופו רק עופרת שאינה רדיואקטיבית, בכמות שאינה רעילה. המחט עצמה נשארת בגוף, מבלי לגרום לנזק.
בניסויים שנערכו על מודל של עכברי מעבדה, התברר כי לשיטה החדשה יש יתרון מובהק על פני הסרת גידולים סרטניים בניתוח. קבוצה אחת של עכברים חולי סרטן טופלה בניתוח, בעוד שקבוצה שניה טופלה באמצעות המחט הרדיואקטיבית. לאחר מכן הוזרקו לכל העכברים תאים מהגידול המקורי. התוצאה: כל העכברים שטופלו בניתוח (100%) חלו שוב, לעומת 50% בלבד מהעכברים שטופלו במחט הרדיואקטיבית. התוצאות המבטיחות התקבלו עבור סוגים רבים ושונים של גידולים סרטניים: בלבלב, בריאות, במעי הגס, בשד ובמוח.
המסקנה מניסויים אלה היא שהשיטה החדשה להריסת הגידול מבפנים מגבירה את חסינות הגוף מפני חזרתם של תאים סרטניים. "ניתוח יכול לחסל 80 עד 90 אחוז מהגידול, והכימותרפיה קוטלת עוד 5 עד 15 אחוז", אומר פרופ` קיסרי. "אך לעתים קרובות נותרים בגוף כמה תאים גרורתיים, ואלה הורגים כ-85% מהחולים". שיטה שמפרקת את הגידול מבפנים ומעוררת חסינות ספציפית כנגדו, תגרום להרג תאי סרטן שחומקים מאמצעי טיפול אחרים. לשיטה זו יש גם יתרונות נוספים: היא יעילה, פחות פולשנית ויותר חסכונית.
בדרך לניסויים קליניים
שיטת הטיפול החדשה, המכונה (Diffusing Alpha-emitters Radiation Therapy) DaRTTM מקודמת היום באופן מסחרי על ידי חברת Althera Medical Ltd. הפועלת בתל-אביב ובניו יורק. החברה מתכננת כיום ניסויים קליניים במרכז דוידוף לסרטן שבמרכז רפואי רבין בפתח תקווה. לדברי פרופ` קיסרי, טיפול זה הוא דוגמה טובה ליתרונות של הרס הגידול מבפנים. הוא מקווה שחוקרים נוספים בעולם יפעלו לפיתוח ולקידום שיטות לחיסול סרטן מבפנים ובניית החסינות נגד גידולים סרטניים.
במחקר נוסף פיתח פרופ` קיסרי, בשיתוף עם פרופ` רפי קורנשטיין - גם הוא מהפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, שיטה נוספת להריסת הסרטן מבפנים. בשיטה זו מוחדרות לגידול אלקטרודות, שפולטות זרמים חשמליים וגורמות לריאקציה כימית שהורגת את הגידול הסרטני.
מחקר
18.03.2012
תועלת התעלות
שיטה חדשנית לתיקון פעילותן של תעלות אשלגן במוח, מונעת התקפי כאבים ופרכוסים המאפיינים סכיזופרניה
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
מה בין תעלות אשלגן לכאב נוירופאתי?
לרפואה המודרנית אין כיום מענה לכאב נוירופאתי – כאב מתמיד, בעוצמה גבוהה מאוד, הנובע מפגיעה ישירה בעצב. במקרים רבים, אפילו טיפול במורפיום אינו משכך את הכאב, והסבל נמשך ללא הפוגה או תקווה להקלה. מחקריו של פרופ' ברנרד אטלי, מהמחלקה לפיזיולוגיה ופרמקולוגיה בבית הספר לרפואה, עשויים לשמש תשתית לפיתוח תרופות יעילות למצב זה, וגם למחלות קשות אחרות שמקורן במוח – כמו אפילפסיה וסכיזופרניה.
"תאי העצב במוח מתקשרים ביניהם באמצעות אותות חשמליים, הנישאים על-ידי יונים של חומרים כימיים שונים. היונים יוצאים מהתא ונכנסים אליו דרך מבני חלבונים המכונים תעלות יונים, הממוקמים בקרום התא," מסביר פרופ' אטלי. "יש סוגים מגוונים של תעלות יונים, המותאמים למעבר יונים של חומרים כימיים שונים - תעלות אשלגן, תעלות נתרן, תעלות סידן ועוד. התעלות, שהן תלויות מתח, נפתחות ונסגרות בתגובה לשינויים במתח החשמלי. מוטציות ופגיעות אחרות, שמשבשות את פעולת התעלות, עלולות לגרום לכאב נוירופאתי, לאפילפסיה או לתופעה הנקראת מיוקמיה – התכווצות מתמדת של שרירים בגפיים, וייתכן שהן מעורבות גם בסכיזופרניה. במעבדה שלי אנחנו מתמקדים בעיקר בחקר תעלות האשלגן – תעלות יוניות שמאפשרות מעבר של יוני אשלגן."
אחד המחקרים של פרופ' אטלי וצוותו עוסק במוטציות ממשפחת KCNQ, שמדכאות את פעילותן של תעלות האשלגן, בעיקר באזורי ההיפוקמפוס וקליפת המוח, וגורמות לפרכוסים ולכאב נוירופאתי. החוקרים משלבים כלים ומדדים ביופיזיקליים, ביוכימיים ומולקולאריים, כדי לאפיין תפקוד תקין של התעלות, ומנסים לתקן את הפגמים באמצעות נגזרות – מולקולות קטנות שמחזקות את פעילותן של תעלות האשלגן הפגועות. טכניקת הנגזרות החדשנית יושמה במחקר משותף עם פרופ' אינה וינר מהמחלקה לפסיכולוגיה.
מניעת התקפים אפילפטיים וכאבים בסכיזופרניה
המדענים בחנו את השפעת טכניקת הנגזרות על אזור ההיפוקמפוס במוחן של חולדות מודל לסכיזופרניה. הטיפול הניסיוני הצליח למנוע התקפים אפילפטיים והתקפים של כאב נוירופאתי באופן ממוקד וסלקטיבי, עם תופעות לוואי מינימאליות. חברה מסחרית, שהוקמה במיוחד למטרה זו, מקדמת כעת את הפרויקט, על מנת להגיע לשלב של ניסויים קליניים. בינתיים, חוקרים במעבדה ממשיכים במלאכתם: כעת הם מנסים ליישם את השיטה על עוברי חולדות המצויים עדיין ברחם אימם, ובודקים האם ניתן בדרך זו למנוע התפתחות עתידית של סכיזופרניה - אצל מי שמועד מלידה ללקות במחלה.
מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>
מחקר
18.03.2012
על חרקים, רובוטים ומזל"טים
הטכנולוגיות המשוכללות ביותר מקבלות השראה מהיצורים הפשוטים
- הנדסה
- מדעי החיים
- טכנולוגיה
- רפואה ומדעי החיים
מחקר למיטיבי לכת
אחד מן התחומים בו תומכת מעבדתו של פרופ' אילי הוא ביומימטיקה - יצירת מערכות מלאכותיות המחקות את הטבע. בין היתר, חוקר צוות המעבדה את אופן ההליכה היעיל במיוחד של תיקנים. "כל מי שרדף אי-פעם אחר האורח הבלתי קרוא שעלה מן הביוב, הבחין בוודאי כי התיקן שולט ברגליו באופן מדהים," אומר המדען. "הוא רץ על כל סוג משטח, ומשנה מהירות וכיוונים בזריזות כמעט בלתי נתפסת - יכולת המעידה על גמישות מוחית מופלאה." כעת מבקשים החוקרים לגלות כיצד הוא עושה זאת, איזה מידע מהסביבה גורם לו לבצע את תמרוניו, כיצד מערכת העצבים שלו מעבירה את המידע לשרירים, ואיך השרירים מבצעים את התנועה. המחקר, שנערך בשיתוף עם מעבדה בפרינסטון המתמחה במודלים מתמטיים של הליכה, נועד לסייע למהנדסי רובוטיקה לתכנן רובוטים שיהלכו בזריזות על מגוון משטחים – אולי אפילו על פני המאדים.
החגב כמזל"ט
לא רק התיקן מעסיק את חוקרי המעבדה. כושר התעופה המרשים של הארבה העלה במחשבתם רעיון שנראה כביכול מוזר: האם ניתן למצוא דרך לשלוט במעוף החגב, ולהשתמש בו כמזל"ט? במחקר חדשני, בשיתוף עם פרופ' דני וייס מהמחלקה לאווירונאוטיקה בטכניון (כיום, המדען הראשי של משרד המדע), מבקשים החוקרים לפענח את הפעילות המוחית המנחה את תעופת הארבה. כך, לדוגמה, הם נעזרים בסימולטור טיסה כדי לנסות להבין מדוע וכיצד משנה החגב את כיוון מעופו: כיצד מתקבל מידע מהסביבה, איך הוא משפיע על מערכת העצבים, ואיך היא, בתורה, מפעילה את השרירים שיוצרים את הפנייה לימין או לשמאל. המטרה, בסופו של דבר, היא לבנות מערכת, שבאמצעותה יוכל האדם לשלוט במוח החגב ולכוון את מעופו בשלט-רחוק.
מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>
מחקר
18.03.2012
הרבה יותר ממכה
מחקרים הנערכים על תאי העצב של הארבה מובילים לתובנות חשובות על מוח האדם
- מדעי החיים
- מוח
- רפואה ומדעי החיים
לך אל הארבה, למד דרכיו וחכם
"מערכת העצבים היא המצאה כל-כך יעילה של הטבע, שהאבולוציה שימרה אותה כמעט באותה מתכונת, גם בצורות חיים שונות מאוד זו מזו," מסביר פרופ' אילי, "למעשה, מותר האדם מן החרק בהקשר זה הוא מספרי בעיקרו: מורכבותו האדירה של מוחנו מתאפשרת הודות למספר גדול הרבה יותר של תאי עצב, אך עקרונות התפקוד נותרו דומים. לפיכך, למרות המרחק האבולוציוני הניכר, יכולים חרקים לשמש מודל מצוין למחקר, וללמד אותנו רבות על תפקודו של המוח האנושי. יתרה מכך, דווקא העובדה שהמערכות של החרקים פשוטות בהשוואה לאלו של יונקים, מהווה יתרון גדול במעבדה."
וכך, כאשר ביקש לבחון את תכונות הגמישות של המוח (יכולתו להשתנות), בחר החוקר בחיית מודל בלתי שגרתית: ארבה המדבר, אותו ארבה שכולנו מכירים היטב ממכות מצרים. לדבריו, אין עוד חרק שהתנהגותו משתנה באופן קיצוני כל-כך: בדרך כלל, הארבה ממעט לעוף ונוהג ככל חגב אחר, אך לפתע פתאום, בעקבות שינויים מסוימים בסביבה, הוא מצטרף לנחילים עצומים הפושטים על השדות ומכלים כל בדל ירוק הנקרה בדרכם. פרופ' אילי וצוותו בחנו את הבסיס העצבי לשינוי התנהגותי דרמטי זה וגילו הבדלים בין תאי העצב של ארבה בשני המצבים השונים, בעיקר בתאים האחראים על התעופה. התברר, כי בזמן המהפך מייצר מוח החגב חלבונים חדשים – מאפיין מוכר וחיוני של תהליכי למידה וזיכרון לטווח ארוך גם בבעלי חיים מורכבים יותר. כיום בוחנים החוקרים את תהליכי השינוי לעומקם, בתקווה כי בעתיד ניתן יהיה להסתייע בממצאים כדי להבין טוב יותר את יכולות הלמידה והזיכרון של המוח האנושי.
רשתות עצביות בצלחת
במחקרים אחרים שנערכים במעבדה, מגדלים החוקרים רשתות עצבים של חרקים בתוך צלחות מיוחדת, בעלות 'פיגומים', באמצעות תאים שנלקחו מגופם של החרקים. בניית רשת עצבים שלמה במעבדה מאפשרת להם לצפות בהתהוות המערכת ובפעילותו של כל תא בנפרד, לבחון כיצד התאים גדלים, מתחדשים ומתחברים, וגם לתעד את הפעילות החשמלית שבתוכם וביניהם. כך חוקרים המדענים חומרים הגורמים למחלות עצביות באדם, כמו אלצהיימר למשל, במטרה לפתח מודל ניסוי נגיש ואמין, בו אפשר יהיה לבחון תרופות פוטנציאליות למחלות של מערכת העצבים. ועוד היד נטויה: פרופ' אילי, צוותו ושותפיו במעבדות אחרות משוכנעים כי יש לאדם עוד הרבה דברים ללמוד מן הארבה בפרט, ומממלכת החרקים בכלל.
מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>
מחקר
18.03.2012
חלבון קצר המגן על המוח
פרופסור גוזס גילתה חלבון חיוני ליצירת המוח. מקטע קצר ממנו, שפותח במעבדה, מראה תוצאות מבטיחות כבסיס לתרופה לאלצהיימר, פרקינסון וסכיזופרניה.
- רפואה
- רפואה ומדעי החיים
חידושים והמצאות
לפני כעשור גילו פרופ' גוזס וצוותה חלבון שנקרא ADNP. ניסוייהם הראו של-ADNP תפקיד חיוני ביצירתו ובתפקודו של המוח, אך מאחר וזהו חלבון גדול, קשה לבסס עליו תרופה שתחדור את מחסום הדם - מוח. המדענים חיפשו מקטע קטן ממנו, שיכול לשמר חיוניות של תאי עצב, וכך הגיעו ל-NAP (דבונטיד).
המקטע החלבוני הקצר NAP (דבונטיד), אשר הומצא ופותח במעבדה, משפיע על החלבון TAU, החשוב לתפקוד המוח. במוח תקין, החלבון TAU מבקר את התקינות והפעילות של צינוריות התובלה - מיקרוטובולי, המשמשות כשלד פנימי של תא העצב – ממש כפי שהאדנים במסילת ברזל מחזיקים את פסי הרכבת. כש-TAU נפגע, הצינוריות מתפרקות, תאי המוח מאבדים את צורתם ומתים, ותפקוד המוח משתבש. במוחם של חולי אלצהיימר ומחלות דומות ישנה הסתבכות של חוטים חלבוניים העשויים מ-TAU בתוך תאי המוח.
ניסויים רבים שערכו פרופ' גוזס ועמיתיה בשנים האחרונות מראים בבירור ש-NAP מצליח להגן על המוח מפני תהליכי הניוון ההרסניים, ואף לשפר את תפקודן של חיות מודל. על סמך הניסויים, מפותחת בימים אלה תרופה ניסיונית על-ידי החברה ( Allon Therapeutics Inc. , שהוקמה על-ידי פרופ' גוזס בשיתוף עם חברת 'רמות ליד אוניברסיטת תל-אביב', ופועלת בקנדה.
בדרך לתרופה
בניסויים קליניים שהתבצעו, התגלתה התרופה הניסיונית כיעילה בשיפור תפקודי הזיכרון והלמידה של אנשים עם פגיעה קוגניטיבית קלה, מהסוג המנבא בדרך כלל את תחילתה של מחלת האלצהיימר. לחולים אלה ישנה פתולוגיה של TAU והיפותזת העבודה הינה שדבונטיד – NAP מגן נגד פתולוגיה זו בחולים.
בניסויי מעבדה שיפרה התרופה הניסיונית את התנהגותם של עכברים בעלי מאפיינים סכיזופרניים: הם היו רגועים יותר והראו יכולות זיכרון ולמידה מוגברות. עם ההצלחה נערך גם ניסוי קליני בחולי סכיזופרניה, שהביא לתוצאות מעודדות. יש לציין, כי במקרה של סכיזופרניה, החלבון המוחי הפגוע אינו TAU, אלא חלבונים בעלי תפקידים דומים, אך נראה כי לחלבון הקצר NAP (דבונטיד) יש השפעה חיובית בשני המקרים. כמו כן הצביע מחקר מעבדתי על שיפור במוטוריקה (תנועתיות) של עכברים עם מאפייני פרקינסון, בעקבות טיפול בתרופה החדשה, ואף הראה תמונה בריאה יותר של המוח בנתיחה פתולוגית.
התרופה הניסיונית נמצאת היום בניסיון קליני בחולים במחלה נדירה וחשוכת מרפא דמויית מחלת פרקינסון הקרויה – progressive supranuclear palsy – PSP. במחלה זו סובלים החולים מפתולוגיה של TAU ולפיכך מתאימים למנגנון הפעולה המשוער של NAP (דבונטיד). מוסדות הבקרה בארה"ב ובאירופה הכירו בתרופה כתרופה יתומה ומוסדות הבקרה בארה"ב FDAהעניקו לה מעמד מיוחד של פיתוח מהיר ו- special protocol assessment. תוצאות הניסיון המתקדם מסוגו בעולם תהיינה בסוף שנת 2012.
מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>
מחקר
18.03.2012
ננוטכנולוגיה: האויבת הגדולה של מחלות ניווניות במוח
בחינת תהליכים המתחוללים בין המולקולות לבין עצמן, מגלה דרכים להתערבות חיצונית במטרה למנוע ולרפא מחלות ניווניות במוח, דוגמת אלצהיימר. אז איך מחזירים לזבוב חולה את כושר הטיפוס על קירות?
- מוח
התערבות ננו-מטרית
במסגרת המאמץ למציאת מענה למחלות ניווניות, התמקדו פרופ' גזית וצוותו בסיבים ננומטריים (סיבים קטנטנים בגודל של מיליארדית המטר) הקרויים עמילואידים. העמילועידים הינם משקעים בלתי מסיסים של חלבונים והם מצויים בבסיסן של מגוון מחלות ניווניות, ובכללן אלצהיימר, פרקינסון ומחלת קרויצפלד יאקוב ('הפרה המשוגעת'), שממיתות רקמות וזורעות הרס במוח האנושי, כמו גם סוכרת מבוגרים שהורסת תאים בלבלב. במעבדתם, המתמחה בחקר מבנים אורגניים בסקאלה הננומטרית, כלומר – ברמת המולקולות, בדקו המדענים כיצד נוצרים הסיבים הרעילים הללו, וחיפשו דרכים לעצור את בנייתם ברמה המולקולארית.
מסביר פרופ' גזית: "משימתנו הראשונה הייתה למצוא את אבני הבניין הראשוניות של העמילואידים – מולקולות החלבון הזעירות ביותר שמתארגנות, ובתהליך של הרכבה עצמית יוצרות עמילואיד. לאחר שזיהינו את החלק המינימאלי, איתרנו את המקום המדויק שבו הוא מתחבר לחלק הסמוך לו, וגילינו את המנגנון שמביא להתחברות הזאת ומאפשר את בניית הסיבים השלמים". בטכנולוגיה של הנדסה מולקולארית בנו החוקרים מולקולה חדשה שמתערבת במנגנון ההרכבה, מפריעה לתהליך ההתחברות ומונעת את היווצרותו של העמילואיד ההרסני, כבסיס לפיתוח תרופה למחלות ניווניות.
לטפס על הקירות
בשלב הבא נערכו ניסויים בזבובי פירות, בשיתוף עם פרופ' דניאל סגל מהמחלקה למיקרוביולוגיה מולקולארית וביוטכנולוגיה. החוקרים בדקו את השפעתה של המולקולה החדשה שהנדסו במעבדתם על זבובים טראנסגניים – כלומר, זבובים בעלי גנים הקשורים במחלות כאלצהיימר ופרקינסון שסובלים מתופעות ניווניות, כמו למשל הפרעה בכושר הטיפוס. ואכן, התברר שהשיטה עובדת: 'הטיפול' החדשני השיב את הזבובים החולים לתפקוד נורמאלי. גם בניסוי מתקדם בעכברים נרשמה יעילות מרשימה: החומר תיקן לחלוטין בעיות למידה וזיכרון בעכברי מודל למחלת האלצהיימר.
בעקבות הצלחת הניסויים, עמלים היום המדענים באוניברסיטת תל-אביב על פיתוחן של כמה משפחות חומרים לטיפול באלצהיימר ובפרקינסון, ואף החלו לשתף פעולה עם חברות תרופות בינלאומיות מובילות - בתקווה להתאים את הגישה החדשנית לטיפול בבני אדם.
מתוך חוברת "מצב המוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>
מחקר
13.02.2012
ניהול מושכל לעתיד עם אנרגיה מתחדשת
מכוניות חשמליות, תאים פוטו-וולטאיים (תאי שמש) ותחנות כוח תרמו-סולאריות - כל אלה עתידים להזין את השקע החשמלי בביתנו בעוד מספר שנים, אם נשכיל לנהל ולתכנן היטב את המחקר, הפיתוח וההפעלה של הטכנולוגיות הנדרשות
- ניהול ומשפט
זיהום האוויר שנגרם מפליטת פחמן דו-חמצני וגזים אחרים בעקבות השימוש בדלקים מתכלים מהווה בעיה אקוטית בישראל", מסביר פרופ' אשר טישלר, דקאן הפקולטה לניהול ע"ש ליאון רקנאטי, שחוקר את נושא כלכלת האנרגיה כבר יותר מ-30 שנה. "מעבר לנזק הסביבתי, יוצר הזיהום נזק תדמיתי לישראל כחברה ב-OECD (הארגון הבינלאומי לשיתוף פעולה ולפיתוח כלכלי), הדורש מהמדינות החברות בו דיווח על צעדיהן לקידום השמירה על הסביבה. אם לא נקדם בקרוב את השימוש באנרגיה נקייה, אנו עלולים להיקלע לבידוד כלכלי, כצעד תגובה מצד הארגון. במגבלות הקיימות בישראל, הפתרון טמון בעיקר במעבר לשימוש באנרגיה סולארית ובמכוניות חשמליות. אך רצוי ככל שיהיה, תהליך זה אינו פשוט משתי סיבות עיקריות: ראשית, כיום הטכנולוגיה אינה מפותחת דיה ויקרה מאוד לתפעול. שנית, המבנה של רשת חשמל, המסתמכת בחלקה על מקורות אנרגיה מתחדשים, טרם התגבש, והוא מורכב מאוד לניהול".
סוף מעשה בתכנון תחילה
במחקריו כיום שואף פרופ' טישלר לתת מענה מושכל לסוגיה הקריטית של תכנון מערכת החשמל הישראלית לשנים 2050-2015. באמצעות מודלים מתמטיים הוא בוחן כיצד נכון לנהל מערכת חשמל המשלבת מקורות אנרגיה מתחדשים, ומהי הדרך היעילה ביותר להקים מערכת כזאת.
המסקנה הגורפת ממחקריו עד כה היא כי ממשלת ישראל חייבת להקצות משאבים למחקר ולפיתוח של טכנולוגיות קלינטק "ירוקות". חברות פרטיות לא יעשו זאת, לדבריו, כיוון שמחקר כזה, המניב ידע שהוא במהותו מוצר ציבורי, לא יהיה רווחי עבורן. רק שיפורים טכנולוגיים משמעותיים, בתמיכת הממשלה, יאפשרו למדינה לתכנן ולבנות מערכת חשמל ארצית שתהיה בחלקה הגדול סולארית ונקייה.
פרופ' טישלר מציין מספר אתגרים טכנולוגיים עיקריים: ראשית, על מדינת ישראל להשקיע בפיתוח טכנולוגיות סולאריות שיוזילו את מחיריהם של התאים הפוטו-וולטאיים ושל תחנות הכוח התרמו-סולאריות, שממירים את אנרגיית השמש לחשמל. רק הוזלה משמעותית, שתבוא בעקבות פיתוח הטכנולוגיות החדשניות, תוכל להגביר בהדרגה את השימוש בהן. בנוסף, יש צורך במחקר ובפיתוח של שיטות מתקדמות ויעילות לאגירת חשמל בקנה מידה גדול. כיום, בהיעדר אמצעים כאלה, החשמל מיוצר ונצרך כמעט בו-זמנית. במערכת חשמל עתידית, שחלק גדול ממנה יהיה סולארי, תיווצר בעיה מהותית: ייצור החשמל יקטן משמעותית בשעות הלילה ובימים עם שמש חלקית או חסרה, בעיקר בחורף. הטכנולוגיות החדשות שיפותחו יאפשרו למערכת לאגור חשמל בשעות השמש, שהן רבות מאוד בארצנו, ולהשתמש בו בשעות החשיכה ובימים מעוננים.
מכוניות חשמליות כמאגר אנרגיה
לצד הפיתוחים הטכנולוגיים, מציעים פרופ' טישלר ואנשי אקדמיה אחרים בישראל ובחו"ל גם מגוון פתרונות תכנוניים חכמים. אחד הרעיונות הללו מעניין ויצירתי במיוחד: מכוניות חשמליות, שהן עצמן תחנות כוח קטנות בעלות סוללה גדולה למדי, יוכלו בעתיד לשמש כמאגר אנרגיה למערכת חשמל ארצית שחלק גדול מהקיבולת שלה הוא סולארי. כך, בעוד כ-15 שנה, כשיהיו בישראל לפי הצפי כ-200,000 מכוניות חשמליות, אפשר יהיה להיעזר במצבריהן כגיבוי לתקופות עומס בביקוש לחשמל. שיטה חכמה זו עשויה לחסוך את בנייתן של שתי תחנות כוח מזהמות, אך יישומה מותנה בהיערכות נכונה: יש לתכנן מודל כלכלי שיעודד את בעלי המכוניות החשמליות לפרוק חלקית את הסוללות כאשר הם אינם משתמשים ברכב. במילים אחרות: צריך להציע לבעלי המכוניות תמריץ כספי שיהפוך את הפריקה למשתלמת עבורם.
בנוסף, סבור פרופ' טישלר, יש לקבוע תעריפי חשמל גמישים שישתנו על פני היממה ועונות השנה, באופן המשקף את העלות השולית הכוללת של ייצור וחלוקת החשמל. תעריפים חלקיים כאלה כבר קיימים בישראל, אולם יש לשכלל אותם: עליהם להביא בחשבון גם את עלות הנזק הסביבתי שגורם ייצור חשמל על-ידי פחם וגז, ולעודד ייצור חשמל באמצעות טכנולוגיות סולאריות וטכנולוגיות אחרות של אנרגיה מתחדשת.
לנהל נכון פתרונות מושכלים
פתרונות מושכלים אלה ואחרים הם פירותיו של מחקר בתחום מנהל העסקים. תחום זה נעשה חיוני יותר ויותר עבור מפתחי טכנולוגיות, המגלים כי לא תמיד די בטכנולוגיה חדשנית, חכמה ואיכותית. הפעלה כדאית של טכנולוגיה זו מחייבת גם למצוא ו/או לקיים את השוק המתאים. הצלחתה תלויה בייצור יעיל, מבנה שוק נכון, תעריפי חשמל מושכלים, כניסה נכונה לשוק, המשך נאות של תהליך המחקר והפיתוח, והמשך העצמתו של הגוף שמפתח את הטכנולוגיה. הגוף המפתח עצמו חייב להיות בנוי נכון ומנוהל היטב, עליו לטפח את ההון האנושי שלו, ולהשתלב באופן מושכל בשווקים בהם הוא פועל. למעשה, ניהול מושכל ונבון מהווה את ההבדל בין רעיון טוב לבין שיפור מהותי ברווחת החיים של כולנו.
מתוך החוברת "מחליפים כוח" בעריכת דוברת האוניברסיטה >>
