|
|
איום צבאי ואזרחי [צילום: פלאש 90]
|
|
|
|
|
התגוננות כנגד תקיפה בגז עצבים מהווה כיום מרכיב משמעותי במערך ההגנה של מדינות רבות בעולם. גזי העצבים מצויים בשימוש צבאות וארגוני טרור, ומהווים איום צבאי ואזרחי כאחד, אך הפתרונות התרופתיים הקיימים נגדם הם חלקיים בלבד.
צוות מדענים רב-תחומי ממכון ויצמן למדע הצליח לפתח אנזים אשר מפרק את גז העצבים ביעילות עוד בטרם הספיק לגרום נזק לעצבים ולשרירים. ממצאי המחקר פורסמו באחרונה בכתב העת המדעי Nature Chemical Biology. ניסויים שבוצעו באחרונה במעבדות צבא ארה"ב הראו כי הזרקת כמות קטנה יחסית של האנזים לבעלי-חיים מספקת הגנה מפני סוגים שונים של גזי עצבים שעד כה לא הייתה כנגדם הגנה יעילה.
גזי העצבים משבשים את העברת המסרים מתאי העצב לתאי השריר, וגורמים לאובדן השליטה על השרירים - דבר המוביל, בסופו של דבר, למוות מחנק. הגז מפריע לפעילותו של האצטילכולין אסתרז, האחראי לפירוק המתווך העצבי אצטילכולין. כתוצאה מכך, האצטילכולין פועל ללא הפסקה, דבר המתבטא בהתכווצות מתמדת של כלל השרירים בגוף. כיום קיימות מספר תרופות המשמשות לטיפול במקרים של הרעלת גז עצבים. תרופות אלה עשויות להיות יעילות בחשיפה למינונים קטנים של גז, אך אינן מספקות הגנה מפני מינונים גבוהים, אינן יעילות כנגד כל הסוגים של גזי עצבים, וגורמות להשפעות לוואי קשות. הן גם אינן מסוגלות לתקן את הנזק המוחי והמוטורי שגורם גז העצבים, או למנוע אותו.
פתרון אידיאלי לבעיה הוא ללכוד ולפרק את גז העצבים באמצעות אנזימים עוד לפני שהוא נקשר לאצטילכולין אסתרז, וכך למנוע מראש את הנזק. המכשול העיקרי העומד בפני הגשמת הרעיון הזה הוא העובדה שגזי העצבים הם חומרים מעשה ידי אדם, ולכן במהלך האבולוציה לא התפתחו אנזימים טבעיים המכירים ומפרקים אותם. בעבר הצליחו מדענים, במקומות שונים בעולם, לזהות אנזימים המסוגלים לפרק חומרים דומים, אך אנזימים אלה התאפיינו ביעילות מעטה, כך שנדרשה כמות גדולה מאוד של האנזים כדי לפרק את גז העצבים. הצורך בכמויות אלה הפך את השימוש באנזימים אלה לבלתי מעשי.
פרופ' דן תופיק מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע פיתח שיטה מיוחדת להנדסה גנטית של אנזימים, שאיפשרה לו ולשותפיו למחקר להתגבר על המכשול. קבוצת המחקר בראשותו של פרופ' תופיק העבירה את האנזימים תהליך אבולוציוני מזורז במבחנה, בו מתבצעת "ברירה טבעית" של אנזימים בעלי תכונות מסוימות תחת "לחץ אבולוציוני" מלאכותי.
לצורך המשימה בחר פרופ' תופיק באנזים שנחקר רבות במעבדתו, הקרוי PON1. תפקידו העיקרי של האנזים, המצוי באופן טבעי בגוף האדם, הוא לפרק תוצרי חימצון של שומנים המצטברים על דפנות כלי הדם, וכך למנוע טרשת עורקים. בנוסף, הוא מבצע באופן אקראי גם פירוק חומרים השייכים למשפחת גזי העצבים. פעילות זו לא טופחה על-ידי האבולוציה, ולכן יעילותה נותרה נמוכה מאוד. כאן בדיוק נכנסה לתמונה שיטת האבולוציה במבחנה, באמצעותה קיוו המדענים להגיע למצב בו הפעילות ה"חלטוריסטית" של האנזים הופכת למשימה עיקרית המבוצעת במהירות וביעילות.
לאחר מספר סבבים של מוטציות וסריקות, הצליחו המדענים לקבל אנזימים מוטנטיים פעילים, אשר מצליחים לפרק גז עצבים ביעילות, לפני שנגרם כל נזק לאנזים אצטילכולין אסתרז.
פרופ' תופיק אומר כי הפיתוח החדש מעורר ציפיות ותקוות רבות. בהמשך מתכננים המדענים להרחיב את היריעה ולפתח טיפול מונע המספק הגנה מפני כל סוגי גזי העצבים הקיימים. בנוסף, ינסו לפתח אנזימים בעלי יעילות גבוהה מספיק לפרק את גז העצבים גם לאחר החשיפה.
