מהו החומר הצמחי שיילחם במחלות המטבוליות?

הם מוכרים לכולנו בעיקר מעולם האפייה ומשמשים גם לייצור משקאות אלכוהוליים, אבל האם ידעתם שהשמרים חולקים עם האדם חלק ניכר מהגנום? שמרים הם פטריות חד-תאיות, המפיקות את האנרגיה שלהן על ידי פירוק סוכר המצוי בסביבתן. חוץ מזה, הם משמשים כבר שנים רבות למחקר. בעזרתם גילו חוקרים באוניברסיטת תל אביב ממש לאחרונה פתרון מפתיע ופורץ דרך, שעשוי לסלול את הדרך לתרופה למחלות מטבוליות, הפוגעות בחילוף החומרים בגוף.

לכל יילוד בישראל נערכות בדיקות לגילוי של מחלות מטבוליות, מכיוון שרק גילוי מוקדם יכול למנוע נזק חמור. נכון להיום, לחלק ניכר מהמחלות הללו אין טיפול יעיל, והחולים חייבים להימנע כל חייהם מצריכת מזונות המכילים את החומר שגופם אינו מסוגל לפרק. בהיעדר טיפול, גורמות המחלות הללו לתופעות חמורות ביותר כמו פגיעה רב-מערכתית, התדרדרות נוירולוגית, פרכוסים, מוגבלות שכלית ולעתים אף אוטיזם. הטיפול העיקרי המוכר כיום הוא דיאטה חריפה, שקשה מאוד לעמוד בה כל החיים.

"במחלות מטבוליות נפגע גן האחראי על ייצור אנזים שמפרק מטבוליט מסוים (חומר המשתתף בתהליכי חילוף החומרים בגוף)," מסביר פרופ' אהוד גזית מהמחלקה למיקרוביולוגיה מולקולרית וביוטכנולוגיה בפקולטה למדעי החיים ע"ש ג'ורג' ס.וייז באוניברסיטת תל אביב. "בהיעדר האנזים מצטברות בגוף כמויות גדולות של אותו מטבוליט, והצטברותו מובילה ליצירת מבנים עמילואידים שעלולים לגרום לנזקים קשים. כבר זמן רב ידוע שהעמילואידים, מבנים חלבוניים שנוצרים בתהליך של הרכבה עצמית, קשורים למחלות קשות של מערכת העצבים המרכזית, כמו אלצהיימר, פרקינסון, ALS והנטינגטון. ניסויים קודמים במעבדה שלנו הוכיחו שהם מאפיינים גם מחלות מטבוליות גנטיות."

כהמשך לממצאים קודמים במעבדתו של פרופ' גזית, שבהם נבדקו מבני העמילואידים בתוך מבחנות במעבדה, ביקשו החוקרים לבחון את הצטברות העמילואידים בתוך תא חי. לשם כך הם פיתחו מערכת מחקר חדשנית על מודל של שמרים, שמטרתה לחקור את המנגנונים של מחלות מטבוליות תורשתיות, בהן: פנילקטונוריה, טירוזינמיה, מחלת סירופ מייפל – MSUD, הומוציסטינוריה ועוד, ולפתח עבורן תרופות. המחקר פורץ הדרך הובל על ידי ד"ר דנה לאור ממעבדתו של פרופ' גזית, בשיתוף עם מרכז בלווטניק לפיתוח תרופות, והתפרסם בכתב העת Nature Communications.

"למודלים שמריים מסוג זה יש יתרונות רבים במחקר, והם אף עומדים מאחורי שלושה פרסי נובל רק בעשור האחרון!" מדגישה ד"ר לאור, "אנחנו בחרנו בהם כי הם מאפשרים לנו לבצע מניפולציות גנטיות באופן זריז, יעיל ואמין, ובנוסף, הם שימרו לאורך האבולוציה מסלולים מטבוליים חיוניים, שקיימים בכל היצורים החיים, וכמובן גם באדם."

מלחמה במצבורי החלבונים המזיקים

החוקרים יצרו מוטציה במערכת השמרית בגנים האחראים על ייצור אנזימים, שמפרקים מטבוליט חיוני בשם אדנין. בהיעדר האנזימים המפרקים, הצטברו בתא השמר מולקולות של אדנין, שהתקבצו יחדיו למבנים עמילואידיים, וגרמו למותו של התא.

"בדקנו שמרים עם רמות שונות של אדנין," מתארת ד"ר לאור. "גילינו שעד רמה מסוימת, האדנין אינו הורג את התא, ואז בבת אחת, כשהוא עובר רמה מסוימת, התא מת. ההסבר לכך הוא שדרושה רמה מסוימת של אדנין כדי להניע תהליך של הרכבה עצמית, שבו נוצרים מבנים עמילואידיים. מסתבר שהמבנים הללו – ולא האדנין כשלעצמו – הם שהורגים את התא."

בשלב הבא הוסיפו החוקרים למערכת חומצה טאנית, חומר טבעי המופק מצמחים, שידוע כי הוא מעכב את היווצרות העמילואידים. ואכן, המבנים הרעילים לא נוצרו, ותמותת תאי השמר נמנעה. בעקבות הממצאים המעודדים, החוקרים מאמינים שעבודתם עשויה לשמש בסיס לפיתוח תרופות יעילות ונגישות למחלות הגנטיות הקשות.

טיפול יעיל במקום דיאטה קיצונית

"המחקר שלנו יכול לשמש כבסיס לפיתוח תרופות למחלות מטבוליות תורשתיות ונדירות שגורמות סבל רב לחולים, ולרובן אין כיום פתרון זמין ונוח," מסכמת ד"ר לאור. "כל מחלה לכשעצמה נדירה, אך ביחד הן מהוות חלק ניכר מכלל החולים במחלות גנטיות מולדות. במקום דיאטה קיצונית לכל החיים, אנחנו מבקשים לפתח תרופות וטיפולים נגישים. בעקבות הצלחת המחקר הראשון במודל שמרי, הגשנו פטנט לרישום, והצלחנו לגייס מימון מטעם האוניברסיטה על מנת להמשיך בפיתוח הטכנולוגיה. כיום אנחנו ממשיכים לפתח מודלים שמריים עם מוטציות למחלות מטבוליות נוספות, ולהיעזר בהם כדי לנסות לגלות תרופות פוטנציאליות, שיוכלו לשפר ללא הכר את איכות חייהם של החולים, ואף להציל חיים."