משלוחי תרופות לתאי העצב

ד
ד"ר אסף זינגר. צילום: הטכניון

חוקרים בטכניון חיקו את הטבע ופיתחו פלטפורמות זעירות לשיגור תרופות היישר לנוירונים (תאי העצב). הטכנולוגיה החדשה תסייע לטיפול במחלות תורשתיות ובמחלות ניווניות כגון אלצהיימר, ALS ופרקינסון ובפגיעות ראש חמורות

חוקרים בטכניון ועמיתיהם בטקסס פיתחו פלטפורמות זעירות לשיגור תרופות היישר לנוירונים, תאי העצב. טכנולוגיה חדשה זו, שהתפרסמה על שער גיליון כתב העת Advanced Science, תסייע בעתיד לטיפול במחלות תורשתיות ובמחלות ניווניות כגון אלצהיימר, ALS ופרקינסון כמו גם לטיפול מיידי בפגיעות ראש חמורות. את המחקר הובילו ד"ר אסף זינגר מהפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בטכניון ועמיתיו בבית החולים המתודיסטי ביוסטון, טקסס, ד"ר קרוליין סבטקוביץ', פרופ' פרנצ'סקה טראבאלי ופרופ' רוברט קרנצ'יק.

הובלת תרופות היא אתגר מרכזי בפיתוח תרופות והוא אחד מתחומי המיקוד של הפקולטה להנדסה כימית בטכניון. לדברי ד"ר זינגר, "לא מספיק שתרופה תוביל להשפעה הטיפולית הרצויה בתא ספציפי; היא צריכה להגיע לתא הזה מבלי להשתנות או להיהרס בדרך, וכמובן אסור שתגיע לאיברים אחרים העשויים להינזק ממנה".

ד"ר זינגר מסביר: "הטכנולוגיות החדשות להעברת תרופות בצורה מדויקת שואבות השראה עצומה מהטבע. הרי בגוף עצמו מתפתחות שלפוחיות ננומטריות (Nanovesicles) המובילות מטענים שונים ליעדם ברחבי הגוף. מדובר בשלפוחיות הקטנות פי מיליון מעוביה של שיערה אנושית. אנחנו, המהנדסים, רוצים להעביר באופן דומה מטענים רפואיים שונים ולשם כך זה הגיוני שנלמד מהמהנדס הוותיק בעולם – הטבע. כאשר עוטפים את התרופה בשלפוחית סינתטית שמשובצים בה חלבונים המוכרים לגוף, בדיוק כמו בשלפוחיות הטבעיות, הגוף לא יתקוף אותה אלא יתייחס אליה כאילו הייתה שלפוחית שהוא עצמו ייצר".

ד"ר אסף זינגר השלים תואר ראשון בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון ותואר שלישי (דוקטורט במסלול ישיר) בפקולטה להנדסה כימית בטכניון. לאחרונה, ביולי 2021, הוא חזר מפוסט דוקטוראט ביוסטון, טקסס, אל הפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בטכניון כחבר סגל. מעבדתו, המעבדה לננו-הנדסה בהשראת הטבע ופיתוח טכנולוגיות רפואיות, עוסקת בפיתוח ננו-טכנולוגיות מתקדמות בהשראת הטבע תוך שימוש בגישה מחקרית רב-תחומית. המעבדה תשלב ניסויים מעבדתיים ופרה-קליניים עם דימות מתקדם, ביולוגיה מולקולרית וסינתזות כימיות.

חלקיקים (אדום) בהשראת הטבע משמשים לשיגור תרופות היישר לנוירונים (ירוק). צילום: הטכניון

במחקר הנוכחי, כאמור, התמקדה קבוצת המחקר בפיתוח ננוטכנולוגיה להובלת תרופות למחלות עצביות שונות, ולכן ביקשה לחקות את הדרך שבה העצבים מייצרים את השלפוחיות הללו בעצמם. השלפוחיות הננומטריות שפיתחו החוקרים עשויות מחלבוני מעטפת של נוירונים אנושיים. הרעיון הוא ששלפוחיות אלה יישאו בעתיד תרופות או מטען גנטי ויובילו אותן היישר לנוירונים החולים.

ד"ר זינגר: "במחקר הנוכחי ניסינו את השלפוחיות הננומטריות באופן ספציפי על נוירונים, אבל מאחר שמדובר בקונספט כללי יותר, אפשר ליישמו ברקמות אחרות ועם מטענים רפואיים שונים. מדובר בתהליך ייצור חד-שלבי זול ומהיר (ימים ספורים), שאינו מצריך סינתזה כימית, ואני מאמין שהפעילות המחקרית הזאת תאיץ את הדור הבא של החלקיקים הביומימטיים – חלקיקים השואבים השראה מהטבע".

ד"ר זינגר מספר כי הרעיון לפיתוח האמור החל בחוויה אישית – ארוחת צהריים עם חברים שבתם סובלת מתסמונת רט. תסמונת זו מחוללת הפרעות נוירולוגיות כגון איבוד יכולת הדיבור, אובדן יכולת השימוש בידיים, הפרעות בהליכה, נשימה לא סדירה וקשיי עיכול. "בתם הייתה קצת יותר גדולה מבתי הבכורה", משחזר ד"ר זינגר, "ואמרתי לעצמי שאולי אוכל לרתום את הידע שלי בתחום חיקוי הטבע והובלת תרופות, לטובת הניסיון להיאבק במחלות כאלה".

את הידע האמור רכש ד"ר זינגר במשך שנות מחקר רבות, שתחילתן כסטודנט לתואר ראשון בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בטכניון והמשכן בתארים מתקדמים בפקולטה להנדסה כימית ע"ש וולפסון בטכניון. בתארים אלה הנחה אותו פרופ' אבי שרודר, מומחה בעל שם עולמי בפיתוח פלטפורמות לשיגור מדויק של תרופות לרקמת היעד. פלטפורמות אלה אמורות להחזיק את התרופה הרלוונטית בתוכן ולשחרר אותן רק בתוך הרקמה החולה, וזאת כדי לא לפגוע ברקמות בריאות – פגיעה שהיא המקור לתופעות הלוואי המאפיינות טיפולים כימותרפיים.

חלק הארי של המחקר נערך על ידי ד"ר זינגר בתקופת הפוסט-דוקטורט שלו במרכז הרפואי ביוסטון, טקסס. כעת, משהפך לחבר סגל בפקולטה להנדסה כימית בטכניון, שבה גדל, הוא ימשיך לפתח טכנולוגיות להעברה מדויקת של תרופות בהשראת הטבע וטכנולוגיות רפואיות נוספות. המחקר נתמך על ידי ה-NIH (רשויות הבריאות בארה"ב), TIRR Foundation (המכון לשיקום ולמחקר), קרן מייקל ג'יי פוקס לחקר הפרקינסון, Cancer Prevention and Research Institute of Texas, Moon Shots Program ו-NCI (המכון הלאומי לסרטן).

לאתר המעבדה של ד״ר זינגר לחצו כאן.

למאמר בכתב העת Advanced Science לחצו כאן.