נגיפים מסותנתזים על גבי שבב

מדענים ממכון ויצמן הצליחו ליצור תאים מלאכותיים על-גבי שבב, והצליחו להרכיב בהם חלקים סינתטיים של נגיף. המערכת, שפותחה בסיוע מדענים ממכון מקס-פלאנק בפוטסדם שבגרמניה ומאוניברסיטת מינסוטה שבארה"ב, עשויה לשמש לביצוע אלפי בדיקות לזיהוי נגיפים, וכן למחקרים שנועדו למצוא דרכים לבלימתם.

מדענים שמבקשים לפתח בדיקות לזיהוי נגיפים, או תרופות או חיסון נגד נגיף, נדרשים, בראש ובראשונה, להכיר את מבנה הנגיף הנחקר. אלא שכמובן, כאשר מדובר בנגיפים אלימים, העבודה עם נגיפים אמיתיים כרוכה בסיכון לא מבוטל.

פרופ' רועי בר-זיו, מדענית הסגל ד"ר שירלי שולמן דאובה, תלמיד המחקר דאז ד"ר אוהד וונשק ותלמיד המחקר יפתח דיבון במחלקה לפיסיקה כימית וביולוגית במכון ויצמן למדע התמודדו עם האתגר בדרך מקורית. הם יצרו תאים מלאכותיים - מעין גומות מיקרומטריות - ש"נחצבו" בשבב סיליקון. בקרקעית ה"גומות" של התאים המלאכותיים, קיבעו המדענים גדילי די-אן-אי צפופים.

בהיקף ה"תאים", מיקמו מעין "מרבדים" של קולטנים שקושרים את החלבונים שהמערכת מפיקה. בתחילת התהליך הזרימו המדענים אל התאים המלאכותיים תמיסה שהכילה את המולקולות והאנזימים ש"קוראים" את המידע הגנטי שבגדילי הדי-אן-אי ומייצרים לפיהם חלבונים. בשלב הבא - שמתרחש ללא התערבות אנושית - הקולטנים שהמדענים מיקמו בהיקף התאים המלאכותיים, קושרים את אחד מחלבוני הנגיף שנוצר בתא. בהמשך, שאר חלבוני הנגיף משתלבים אלה באלה ויוצרים יחד את המבנים שהמדענים ביקשו ליצור - במקרה זה, חלקים קטנים של נגיפים מסוג מיוחד, התוקף חיידקים ("בקטריופאג'ים"). ממצאי המחקר התפרסמו אתמול (יום ב', 20.7.20) ב-Nature Nanotechnology.

בדימות פלואורסצנטי של התאים המלאכותיים על-גבי השבב ניתן לראות שההבדלים בהרכב הגנים בין תא לתא יצרו הבדלי צבעים המשקפים שלבים שונים בתהליכי הבנייה של חלקי הנגיף.

"גילינו", אומר פרופ' בר-זיו, "שאנחנו יכולים לשלוט בתהליכי ההרכבה, ביעילות שלהם ובתוצרים שיורכבו בתאים המלאכותיים שלנו - באמצעות תכנון ועיצוב מוקפד של המבנה הגאומטרי של ה'תאים' האלה. בנוסף, שינויים במיקומים של הגנים והמקבצים השונים שלהם קובעים, למעשה, אילו חלבונים התא ייצר, ובהמשך, מה הוא ירכיב וייצור מהם". מוסיף ד"ר וונשק: "העובדה שמדובר ב'תאים מלאכותיים מיקרומטריים', מאפשרת לנו למקם מספר עצום של תאים מלאכותיים על שבב אחד, ובאמצעות עיצוב שונה, לגרום לכך שבאותה 'הרצה' תאים שונים יבצעו מטלות שונות".

תכונות אלה של המערכת שפיתחו מדעני המכון והיכולת ליצור בעת ובעונה אחת הרבה מאוד חלקים קטנים ושונים של נגיפים עשויות לאפשר למדענים, בכל העולם, ליצור ולבחון תרופות וחיסונים שונים נגדו. "ניסויים אלה", אומר דיבון, "שיתבססו על חלקים סינתטיים - ולא על מרכיבים של הנגיף האמיתי - יתבצעו ברמת בטיחות גבוהה במיוחד". "יישום עתידי אפשרי נוסף של המערכת הזאת", מוסיפה ד"ר שולמן-דאובה, "הוא ביצוע של אלפי בדיקות רפואיות בעת ובעונה אחת, באופן מהיר ויעיל".