תארו לכם שנוגדנים, חלבונים כגון אינסולין ואפילו חיסוני קורונה ושפעת היו נצרכים בבליעה במקום בזריקה. החזון הזה נראה קרוב מתמיד. הרעיון הבסיסי הוא להפוך תרופות וחיסונים לנגישים יותר בכך שנצרוך אותם בשתייה במקום בזריקה.
ההשראה לכך הגיעה מהבית, בית משפחת זינגר: אשתי, נועה, הניקה את שתי הבנות שלנו, ותמיד תהיתי איך חלב אם מצליח להעביר לתינוקות כל כך הרבה חומרים חיוניים בצורה טבעית. ככל שהעמקתי בנושא, הבנתי שחלב אם הוא הרבה יותר מסתם מזון – הוא למעשה מערכת הובלה ביולוגית מתוחכמת שמצליחה לעשות משהו שהרפואה מתקשה בו: להעביר חומרים רגישים ישירות לזרם הדם דרך מערכת העיכול. זה בדיוק מה שאנחנו מנסים לחקות.
4 צפייה בגלריה
חלב אם. לא סתם מזון, אלא מערכת מתוחכמת של הובלת חומרים ישירות לזרם הדם
(צילום: shutterstock)
המחקר בנושא פורסם לאחרונה במסגרת מאמר בכתב העת לשחרור מבוקר של תרופות, Journal of Controlled Release, תחת השם "לרתום את הפוטנציאל של חלב-אם אנושי כדי להגביר את חדירות המעיים עבור ננו-חלקיקים ומקרומולקולות". הוא נערך בשילוב בין שתי פקולטות בטכניון, הממחיש לדעתי את החשיבות בשיתוף פעולה בין חוקרים מתחומים שונים.
הסוד של חלב האם
חלב אם הוא נוזל מופלא המכיל מגוון רחב של חומרים חיוניים. כדי להשפיע על בריאותו של התינוק, החומרים האלה צריכים לעבור ממערכת העיכול שלו לזרם הדם. לשם כך, עליהם לחצות מספר מחסומים ביולוגיים וביניהם את מחסום המעי - מעין יריעה גדולה המפרידה בין פנים המעי למערכת הדם. בדרך כלל, הגוף יודע להפריד בין חומרים טובים למזיקים – מה שגורם לכך שחלק מהתרופות שאנחנו לוקחים דרך הפה פשוט לא מגיעות ליעדן; אבל בחלב האם יש חלבונים מיוחדים ש'משכנעים' את הגוף לתת להם לעבור.
הדוקטורנטית, סי נפתלי, שהובילה איתי את המחקר, שאלה: אם חומרים המצויים בחלב האם עוברים את המחסום הזה, סימן שבחלב יש 'מפתחות' המאפשרים להם לחדור דרכו – אז מהם המפתחות האלה? במסגרת המחקר נערכה השוואה בין חלב אם, חלב פרה וחלב מלאכותי ("פורמולה"), וחלב האם הפגין את החדירות הגבוהה ביותר דרך מחסום המעי. כדי לנהל את המחקר נדרשו כמויות משמעותיות של חלב אם, ומאחר שבעקבות אירועי 7 באוקטובר הופנו תרומות החלב בישראל ליתומים, החלה הקבוצה שלנו לאסוף תרומות חלב מאימהות בפקולטה ובטכניון.
איך זה עובד?
במסגרת המאמר, מוצג הפתרון לחידה: המפתח למעבר חלקיקים ננומטריים (ממש ממש ממש קטנים) דרך דופן המעי נמצא בחלבוני חלב האם, היוצרים אפקט שאותו גילינו: "קורונה" (כתר), ובשמו המלא Human Breast Milk Protein Corona. למעשה, זהו ציפוי חלבוני טבעי מחלב אם שעוזר לחלקיקים לעבור את מחסום המעי. את התגלית הזאת אימתנו הן בתאי מעי אנושיים והן במעי חזיר המדמה את המעי האנושי.
חלב אם הוא מקור ההזנה העיקרי, ולעתים היחיד, של התינוק הרך. זהו נוזל מורכב ודינמי העונה על צורכי התינוק ומספק לו אנזימים, גורמי גדילה, הורמונים, נוגדנים, חומצות גרעין, בועיות חוץ-תאיות, פחמימות, ליפידים (מולקולות שומן), ויטמינים, מינרלים, חלבונים ותאים. משאבים אלה חיוניים להתפתחות מערכות שונות בגופו של התינוק. בניגוד לחלב מלאכותי ("פורמולה"), חלב האם אינו אחיד; הוא מגוון מאוד והרכבו מושפע מגורמים רבים הקשורים באם. בשנים האחרונות גדלה המודעות לערכו הרפואי של חלב אם, והוא מוזכר כיום כתרופה טבעית לשורה של מחלות בכלל ומחלות מעי בפרט.
ד"ר אסף זינגרצילום: שרון גבאי, הקרן לחקר הסרטן בישראלמתי זה יקרה?
המחקר מציג פתרון לשאלה כיצד עוברים חלקיקים ננומטריים ומולקולות ממערכת העיכול למערכת הדם. על בסיס הפתרון הזה אנחנו מתכוונים לעבור לשלב ההנדסי-יישומי – לייצר חלקיקים המחקים את מנגנון המעבר, וכך לוודא שיצליחו לחדור מבעד למחסום המעי. אנחנו מדברים בעיקר על חלקיקים ננומטריים שיכולים לשאת מטענים תרופתיים שונים (חיסוני רנ״א, חלבונים, חומרי ניגוד וכו') ברחבי הגוף. חלקיקים אלה מגינים על המטען הרפואי שהם נושאים מתנאי הסביבה הקיצוניים האופייניים למערכת העיכול. לכן הם נחשבים להבטחה גדולה בהסעת תרופות וחומרים אחרים בתוך הגוף.
מה זה אומר על עתיד החיסונים?
אם נשלב באופן מלאכותי את שני המרכיבים הטבעיים האלה, חלקיקים ננומטריים וחלבוני חלב אם, אנחנו מעריכים שנוכל לפתח "מוניות" קטנות שיובילו למערכת הדם תרופות, חיסונים ומרכיבים חיוניים אחרים. זהו ליבו של הקונספט שיאפשר לנו להמיר זריקות שונות בתרופות וחיסונים הנצרכים בבליעה. התגלית הזאת תסייע במניעה וריפוי של דלקות, סוכרת, זיהום, סרטן ותת-תזונה ועשויה לשפר בעתיד את בריאותם של חולים רבים, בגילאים שונים, ובעיקר אלה הסובלים ממחלות כרוניות ואקוטיות.
- המחקר, שהובילו ד"ר אסף זינגר והדוקטורנטית סי נפתלי, פרופ' מאיה דוידוביץ' פנחס מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון וארבע סטודנטיות נוספות מהפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון ומהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון, נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע, הקרן לחקר הסרטן בישראל, המכון לקיימות וקטליזה ע"ש סטיוארט ולינדה רזניק בטכניון, מכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון, מכון ברוס ורות רפפורט לחקר הסרטן בטכניון, מלגת אלון, מלגת נועם סיידן בננוטכנולוגיה ואופטואלקטרוניקה ו"מענק המילקוזומים" של הנציבות האירופית למחקר (ERC).
ד"ר אסף זינגר הוא חבר סגל בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון, חבר באקדמיה העולמית הצעירה ועמית החברה המלכותית לכימיה, רס"ן במילואים, קצין שריון שעשה מעל 110 ימי מילואים במלחמת חרבות ברזל ובמהלכה הוענקה לו תעודת הצטיינות חילית על תפקודו.
סי נפתלי היא דוקטורנטית בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בטכניון
