בכל צבעי הקשת

ד"ר אמנון בר-שיר, שהצטרף באחרונה למחלקה לכימיה אורגנית במכון ויצמן למדע, חולם בצבעים. בחלומו, טכנולוגיית הדימות בתהודה מגנטית, MRI, שמפיקה כיום דימויים בשחור-לבן, מגישה לנו תמונות בצבעים חיים - כפי שקרה לטלוויזיה ולמיקרוסקופיה בהפרדה גבוהה. הצבע יוסיף ל-MRI לא רק יופי, אלא גם יגביר משמעותית את יכולתנו לזהות תהליכים שונים בגוף. למשל, כך אפשר יהיה לעקוב אחר גורלם של תאים מושתלים, אחר התקדמות הטיפול בסרטן, או אחר הפרשתם של מתווכים כימיים, בין-עצביים, במוח.

החלום הזה נבט, בין היתר, על-רקע התפתחויות בתחום המיקרוסקופיה, ובפרט השימוש בחלבונים זוהרים, שיטה שזיכתה את מפתחיה בפרס נובל בכימיה לשנת 2008. בשיטה זו מוחדרים מקטעים גנטיים - שמקורם במדוזות זוהרות - לתאים, לרקמות או לאיברים, שם הם הופכים ל"גנים מדווחים" באמצעות תרגומם לחלבונים זוהרים.

"אם נקדם באופן דומה את שיטות הדימות באמצעות ה-MRI", אומר ד"ר בר-שיר, "נוכל לעקוב אחר תהליכים בתוך מערכות ביולוגיות חיות, עמוק בתוך הרקמות, לאורך זמן ובאופן לא-פולשני". כבר במחקרו הבתר-דוקטוריאלי, בבית-הספר לרפואה של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס שבארצות הברית, החל ד"ר בר-שיר לעבוד עם גנים מדווחים המפיקים צבעים שונים בתוך סורק MRI. כעת הוא מפַתח מערכת המורכבת משני חלקים: חיישן ביולוגי, ואנזים שחייב להיות נוכח כדי להפעיל את החיישן. לשם כך הוא נדרש לפתח אנזים וחומר שעליו האנזים פועל, כאשר "בני הזוג" יודעים לעבוד היטב ביחד - ורק ביחד.

הדמיה בצבע עשויה, בין היתר, לאפשר מעקב אחר מטרות רבות בעת ובעונה אחת. ה-MRI הרגיל אינו מבחין היטב בין מטרות שונות מכיוון שהוא מדמה מים, חומר הקיים בגוף בכמויות גדולות מאוד. כיום משתמשים בחיישנים מולקולריים ומעבדים לתמונה לאחר הדימות, כדי להתמקד ברקמה מסוימת. ד"ר בר-שיר שואף לשנות את תהליך הדימות עצמו באמצעות שינוי האותות שיוצרים המים, תוך שימוש במולקולות ביולוגיות. הוא מחדיר חיישנים סינתטיים, בגודל מולקולה, שתכונותיהם הכימיות מאפשרות להם להעביר את ה"תוויות המגנטיות" שלהם למולקולות מים סמוכות, ולהעניק "צבע" רק לאזור המטרה.

במחקרו הבתר-דוקטוריאלי עזר ד"ר בר-שיר ליצור חלבון שמקורו בנגיף ההרפס, אשר פעל כ"מדווח" צבעוני ובולט בשילוב עם החיישן הסינתטי שלו. כאשר החדירו המדענים את הגן של חלבון זה לגידול של עכבר, הם גילו שאפשר היה לעקוב אחר צמיחת הגידול בקלות רבה באמצעות MRI. "אני מקווה ליצור מגוון שלם של צבעים", אומר ד"ר בר-שיר. "הרעיון הוא להפיק דימות של מספר מולקולות באותו זמן. לדוגמה, אם נחדיר גנים, המסומנים בצבעים שונים, לתאים חיסוניים שעוצבו ללוחמה בסרטן, נוכל לראות לאן נודדים תאים אלה, וכיצד הם מתקיפים את תאי הגידול. בעתיד ייתכן שאפשר יהיה להשתמש בגישה זו לצורך אבחון, ובכך, אולי, לשפר את שיטות הטיפול הקיימות".

בנוסף לגנים מדווחים מפתח ד"ר בר-שיר חיישנים מסוגים אחרים לשימוש ב-MRI, ובהם חיישנים המיועדים לזיהוי יונים של מתכת בגוף, כגון סידן ואבץ. למשל, מעקב אחר האבץ, אשר מופרש במקביל להפרשת האינסולין בלבלב, עשוי לאפשר לרופאים לעקוב אחר הצלחת טיפולים חדשניים בסוכרת. כמו-כן מפתח ד"ר בר-שיר מולקולות אשר ישפרו את איכות התמונה המתקבלת בעזרת ה-MRI הרגיל. במסגרת פרויקט זה הוא בוחן שימוש בחומרים המכילים אטומי פלואור, אשר אינם קיימים בגוף באופן טבעי, ובננו-חלקיקים העשויים להגדיל את מבחר הצבעים לשילוב ב-MRI.