חוקרים בטכניון הדגימו הצלחה בטיפול בגידול סרטני באמצעות "מפעל זעיר" – תא מלאכותי (סינתטי) המייצר חלבונים אנטי-סרטניים בתוך רקמת הגידול. המחקר, שהתפרסם בכתב העת Advanced Healthcare Materials, מציג שילוב של ביולוגיה סינתטית, שבה מיוצרים חלבונים בדרך מלאכותית, עם העברה ממוקדת של תרופות לרקמה החולה (targeted drug delivery).

תאים סינתטיים הם מערכות מלאכותיות שיכולותיהן דומות לאלה של התא הטבעי ולעתים אף טובות מהן. כפי שתאי האדם מסוגלים לייצר מולקולות ביולוגיות שונות, כך יכול התא הסינתטי לייצר חלבונים ושומנים. למערכות מסוג זה פוטנציאל רב בתחום הנדסת הרקמות, בייצור איברים מלאכותיים ובחקר מוצא החיים.

יצירתם של תאים מלאכותיים מהווה אתגר הנדסי מורכב מאוד, המעסיק קבוצות מחקר רבות ברחבי העולם. את המחקר הנוכחי, שבו פותח תא מלאכותי המשמש כמפעל זעיר לייצור חלבון ברקמה חולה, הובילו הדוקטורנטית ניצן קרינסקי ופרופ'-משנה אבי שרודר מהפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בטכניון.

תא סינתטי המכיל את כל המכונות המולקולריות הדרושות להפיכת תבנית די-אן-איי לאר-אן-איי ולחלבון פעיל. אבני הבניין הנמצאות בסביבה החיצונית נכנסות לחלקיק ומספקות את חומרי הגלם הדרושים לייצור החלבונים התרפויטיים

החוקרים שילבו מכונות מולקולריות בתוך חלקיקים העשויים ליפידים, בדומה לממברנת התא הביולוגי הטבעי. הם הינדסו את החלקיקים כך שכאשר הם "מרגישים" את הרקמה הביולוגית הם משופעלים ומייצרים בתוכם חלבונים תרופתיים על פי תבנית DNA ששולבה בהם מבעוד מועד. אותם חלקיקים מסוגלים לקלוט מסביבתם החיצונית (רקמת הגידול למשל) את חומרי האנרגיה ואת אבני הבניין הדרושים להמשך פעילותם.

ייצור חלבונים בתוך תאים מלאכותיים, על ציר הזמן. צולם במיקרוסקופ קונפוקלי

ייצור חלבונים בתוך תאים מלאכותיים, על ציר הזמן. צולם במיקרוסקופ קונפוקלי

 

 

 

לאחר ניסויים בתרביות במעבדה נבדקה הטכנולוגיה החדשה גם בעכברים. גם כאן, כאשר החלקיקים המהונדסים הגיעו לגידול הסרטני הם ייצרו חלבון שחיסל את תאי הסרטן.

המעקב אחר החלקיקים ופעילותם נערך באמצעות חלבון פלורסנטי ירוק (GFP) שאותו ייצרו החלקיקים. חלבון זה נצפה בזמן אמת באמצעות מיקרוסקופ פלורסנטי.

לדברי פרופ' שרודר, "החלקיקים שפיתחנו מסוגלים לייצר חלבונים מגוונים על ידי שינוי תבנית הדי-אן-איי המשולבת בהם. הם מודולריים, כלומר מאפשרים שיפעול של ייצור החלבון בהתאם למצבים סביבתיים שונים. על כן, התאים המלאכותיים שפותחו בטכניון עשויים למלא חלק חשוב במגמת הרפואה האישית – התאמת הטיפול לפרופיל הגנטי והרפואי של המטופל הספציפי".

במחקר שותפים פרופ' איתי בנהר וד"ר דב הרשקוביץ מאוניברסיטת תל אביב.

נושאים קשורים:  תא מלאכותי,  הרג תאי סרטן,  הטכניון,  רקמת הגידול,  הנדסת רקמות,  מחלת הסרטן,  מחקרים