ב-19 ביוני, בשיא מתקפת הטילים האיראנית על ישראל, ספג בית החולים סורוקה בבאר שבע פגיעה ישירה שממנה עדיין לא השתקם. בחלק שנחרב לחלוטין שכנה המעבדה של פרופ' אהוד אוחנה, ראש המעבדה לתקשורת מטבולית, המחלקה לביוכימיה ופרמקולוגיה קלינית, הפקולטה למדעי הבריאות, אוניברסיטת בן גוריון.
"זה לא היה נזק משני. הטיל פגע שתי קומות מעלינו באופן ישיר, והמעבדה התפוצצה לחלוטין, נמחקה לגמרי", הוא מתאר היום. למרות ההרס, פרופ' אוחנה ושני סטודנטים שלו מיהרו פנימה יחד עם אנשי פיקוד העורף. "בתוך כל התוהו ובוהו רצנו ישר לדגימות שלנו", הוא משחזר. "דגימות ביולוגיות חייבות להישמר במקררים בטמפרטורה מאוד ספציפית, ואם לא היינו מצילים אותן בזמן, הן היו נהרסות. הצלחנו להציל חלק מהן - למשל DNA מהונדס שאנחנו מייצרים ושומרים שנים רבות. אבל דגימות מחולים - לא יכולנו להציל, והן כמובן אבודות".
5 צפייה בגלריה
קומת המעבדות נחרבה כליל. הנזק העצום לבניין הכירורגי הצפוני בבית החולים סורוקה
(צילום: מאיר אבן חיים)
5 צפייה בגלריה
שתי קומות מעל המעבדה. הנזק העצום לבניין הכירורגי הצפוני בבית החולים סורוקה שנפגע ישירות מטיל
(צילום: מאיר אבן חיים)
עם זאת, לסיפור הזה יש סוף טוב. שבוע לפני הפגיעה הצליח פרופ' אוחנה להשלים את הניסויים שהובילו למחקר פורץ דרך: גילוי מנגנון ביולוגי המשמש כ"מערכת בקרה מטבולית" לשליטה ולייעול בקרת האנרגיה ורמת הסוכר בדם. ממצאים אלו, שראו אור לאחרונה בכתב העת המדעי היוקרתי Nature Communications, מאתגרים את ההבנה הקיימת לגבי חילוף החומרים בגוף, ופותחים פתח לפיתוח תרופות חדשניות לסוכרת, כבד שומני ואף סרטן.
ה"שוערים" של הכבד
כל התאים חייבים לייצר ולהשתמש באנרגיה כדי לחיות בכל רגע נתון. על כן, ניצב בפניהם אתגר קבוע: לחוש במהירות את זמינות תוצרי המזון כדי לשמור על בקרה אנרגטית תקינה. עד כה, מדענים הסיקו שתאים מסתמכים בעיקר על מנגנוני חישה פנימיים, מופעלי הורמונים כמו אינסולין כדי להתאים את חילוף החומרים. כעת, מתברר שזו לא מערכת הבקרה היחידה.
פרופ' אהוד אוחנהצילום: דני מכליס, אוניברסיטת בן-גוריון בנגבהמחקר החדש נערך בהובלת פרופ' אוחנה, תלמידת הדוקטורט נועה יהושע, ד"ר הדר עיני-רידר ובתרומה מרכזית של ד"ר אחלאם ח'אמיסי, אהרון קשת וחברים נוספים בקבוצת המחקר של פרופ' אוחנה. בניסוי שנערך בתאי כבד שהופקו מעכברים, גילו החוקרים שקיימת בתאים מערכת לתגובה מהירה מסונכרנת לחלוטין שמנטרת ישירות את זמינות חומרי המזון על פני השטח שלהם.
פרופ' אוחנה: "יש הרבה דיבור על AI. בשביל לייצר משהו שמזכיר תבונה אנושית, צריך שרתים שצורכים חשמל בסדר גודל של מדינה. לעומת זאת, הגוף שלנו יודע לעשות את זה - תוך שימוש בהרבה פחות אנרגיה. יעילות ניצול המזון שלנו לאנרגיה היא הרבה יותר גבוהה מכל דבר אחר שאנחנו מכירים - והמערכת הזו היא ממש דוגמה לאיך זה קורה"
נמצא כי שני חלבוני הובלה מרכזיים, טרנספורטר הציטראט הכבדי (NaCT) והטרנספורטרים לגלוקוז (Glut), לא רק מעבירים חומרי מזון לתוך התא או מחוצה לו, אלא פועלים יחד בתיאום מושלם. חלבונים אלו חשים ברציפות את הרמות המטבוליות הזמינות בגוף באמצעות תקשורת עם תאים אחרים ומתווכים ביניהם, כדי לשמור על בקרה אנרגטית ולשלוט ברמת הסוכר בדם. באמצעות קליטה מיידית ומסונכרנת של מטבוליטים, מולקולות שמטרתן ייצור אנרגיה, הם מצליחים אף לייעל את מערכת בקרת האנרגיה ורמת הסוכר בדם.
"תאי הגוף שלנו פועלים בצורה מאוד יעילה בניצול המשאבים המוגבלים שיש להם על ידי זה שהם ממש מייצרים תקשורת מתמדת ביניהם ומעבירים אחד לשני תוצרי מזון. מבין כל תוצרי המזון האלה, סוכר, כלומר גלוקוז, הוא אחד המרכזיים", מסביר פרופ' אוחנה. "בתאים קיימים מעין 'שוערים' שנמצאים על האיבר שאפשר לקרוא לו המפעל האנרגטי המרכזי בגוף - הכבד. הם נמצאים גם במוח ובמקומות אחרים, אבל בכבד הביטוי שלהם הוא המרכזי. השוערים האלה יושבים ממש על פני תאי הכבד. התפקיד שלהם הוא להחליט איזה חומר נכנס לתוך התא, איזה חומר מזון לא נכנס לתוך התא - ואפילו איזה יוצא החוצה".
פרופ' אוחנה וקבוצת המחקר שלו גילו שאותם רובוטים חלבוניים למעשה מתקשרים זה עם זה כל הזמן. "יש שוער אחד שמעביר סוכר - גלוקוז, שוער אחר שמעביר חומרי מזון אחרים שיכולים לשמש גם הם לאנרגיה, ובצורה הזו הם מבקרים את הפעילות זה של זה. הדבר הזה מייעל את ניצול חומרי המזון וייצור האנרגיה בתאים בצורה מקסימלית: נכנס לתוך התא בדיוק מה שהתא צריך - לא פחות ולא יותר. בצורה הזו יעילות ייצור האנרגיה היא אדירה".
לשם המחשה, הוא משווה זאת לעולם הבינה המלאכותית: "כיום יש הרבה דיבור על AI. בשביל לייצר משהו שמזכיר תבונה אנושית, צריך שרתים אדירים שצורכים כמויות חשמל בסדר גודל של מדינה. לעומת זאת, הגוף שלנו יודע לעשות את זה, ועוד הרבה דברים אחרים - תוך שימוש בהרבה פחות אנרגיה, בסדרי גודל של מיליונים. במילים אחרות: יעילות ניצול המזון שלנו לאנרגיה היא הרבה יותר גבוהה מכל דבר אחר שאנחנו מכירים - והמערכת הזו היא ממש דוגמה לאיך זה קורה".
פרופ' אוחנה: "במקום לקבל באופן אקראי ופסיבי את כל חומרי המזון, תאי כבד ובסבירות גבוהה תאים רבים נוספים כמו תאי מח, עוקבים באופן פעיל ומנהלים 'משא ומתן' על הצריכה שלהם"
הגילוי הזה, מסביר פרופ’ אוחנה, אינו רק תיאור של עוד מנגנון ביולוגי, אלא שינוי מהותי באופן שבו מדענים מבינים את תזונת התאים ואת האיזון המטבולי של הגוף. "במקום לקבל באופן אקראי ופסיבי את כל חומרי המזון, תאי כבד ובסבירות גבוהה תאים רבים נוספים כמו תאי מח, עוקבים באופן פעיל ומנהלים 'משא ומתן' על הצריכה שלהם".
משא ומתן זה נעשה באמצעות מערכות מולקולריות מתוחכמות ומסונכרנות שנמצאות על פני התא ושולטות ישירות ברמת הסוכר בדם, ברמת החומצות הקרבוקסיליות וברמת ניצול ויצירת אנרגיה. "פיתחנו מולקולות ספציפיות שפוגעות בביטוי הרכיבים במנגנון הסנכרון, ושגרמו לירידת רמת הגלוקוז בדם בעכברים. לכן, יש בידינו כלי פוטנציאלי חדש ומשמעותי לריפוי סוכרת, סרטן והפרעות מטבוליות אחרות".
ירידה דרסטית ברמת הגלוקוז
ההשלכות הטיפוליות של ממצאים אלו מבטיחות. כאשר החוקרים פגעו בביטוי חלבון הטרנספורט NaCT, התרחש דבר מעניין: תאים ספגו באופן ניכר יותר גלוקוז מהסביבה שלהם. כתוצאה מכך רמות הגלוקוז בדם ירדו באופן משמעותי (ירידה של כ-20%) לאחר טיפול אחד בשבוע. מכאן, החוקרים הראו שביכולתם לשלוט באופן יעיל ברמות הסוכר בדם ביונקים.
"על ידי שימוש בטכנולוגיה 'תכנתנו מחדש' בעכברים את המערכת שגילינו, שאינה תלויה באינסולין. כך, הפך הכבד שלהם להיות כמעין ספוג של הגלוקוז, בנוסף לתאי שריר התלויים באינסולין לספיגת גלוקוז", מסביר פרופ' אוחנה. "באופן זה הכבד הופך ל'שחקן' בעל תפקיד משמעותי יותר במאזן הגלוקוז בגוף".
הגישה מציעה אסטרטגיית טיפול חדשה ובעלת ערך פוטנציאלי: שליטה במערכת הסנכרון המטבולית תאפשר להוריד את רמות הסוכר בדם ולהציע גישה טיפולית חדשה למחלות מטבוליות כדוגמת סוכרת, השמנה, כבד שומני ועוד. "אף שצבירת גלוקוז בכבד צפויה להגביר את הצטברות השומן בכבד, יש עדויות רבות שהטיפול שאנו מציעים דווקא מגן מפני יצירת השומן בכבד", מוסיף פרופ' אוחנה.
החוקרים אף הראו שתאי סרטן, הידועים לשמצה בניצול אנרגיה מגלוקוז על מנת לעודד את שגשוגם, מתכנתים מחדש את המערך המטבולי על ידי הגברת ביטוי Glut והורדת ביטוי NaCT. לכן, הסנכרון נפגם ומעודד שגשוג תאי סרטן. מכאן שהמנגנון מהווה מטרה טיפולית אפשרית גם לטיפול בסרטן. פרופ' אוחנה מקווה שבעתיד גילוי זה יביא לפיתוח טיפולים פורצי דרך למחלות המאתגרות האלה.
"הגילוי המדעי הזה הוא דוגמה למחקר פורץ דרך שהופך להזדמנות לפיתוח תרופות חדשניות. BGN ,TECHNOLOGIES חברת המסחור של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב, מחויבים לתרגם את ההישג הזה לשיתופי פעולה עם חברות בינלאומיות, כדי להביא את הפיתוחים מהמעבדה אל מיטות החולים ולהשפיע על חייהם של מיליונים ברחבי העולם", ציינה ד"ר גלית מזוז- פרלמוטר, סמנכ"לית בכירה לפיתוח עסקי-ביו, ב-BGN Technologies.
ומה לגבי פעילות המעבדה שנחרבה?
"כרגע עברנו למקום חדש שהאוניברסיטה הקצתה לנו וכל הסטודנטים חזרו לפעילות מחקרית כמעט מלאה. אנחנו מקווים לקבל תרומות שיעזרו למעבדה להשתקם, כי רוב הציוד שלנו נפגע, וחלקו עדיין קבור מתחת להריסות בסורוקה", אומר פרופ' אוחנה.
"אומנם את המחקר הספציפי שפורסם הספקנו לסיים, אבל כל מחקרי ההמשך, למשל לאפיין את המולקולות שאנחנו רוצים להשתמש בהן לטיפול, ולהכין אותן לקראת שימוש עתידי בבני אדם, האטו. אנחנו כרגע מנסים לשקם, כדי שנוכל להמשיך את המחקר ולהתקדם לשלב הבא - להביא את הממצאים האלה לפיתוח תרופות שיכולות לשנות את חייהם של מיליוני אנשים".
