מודל שיפחית ניסויים בבעלי חיים

חיות מודל חיוניות לחקר מחלות ופיתוח תרופות. בתחום המחלות האנושיות נעשה לרוב שימוש במכרסמים כחיות מעבדה, אולם מחקרים אלה מוגבלים על ידי תכונות ספציפיות למין ובעיות אתיות. חוקרים וחוקרות מהפקולטה למדעי החיים אוניברסיטת בר-אילן פיתחו פלטפורמה רב-תכליתית ליצירת מודל של מחלות אנושיות בתולעים, שמתגברת על האתגרים האלה. המחקר מבוסס על שימוש בבועיות חוץ-תאיות שתאי בעל חיים מפרישים למחזור הדם ובתוכן מצוי מדגם רחב של מולקולות שמייצגות את תכולת התא. בועיות שנדגמו מבני אדם שחולים במחלות גנטיות הועברו לתולעים מיקרוסקופיות ששימשו כחיית מודל מוצלחת.

צוות המעבדה של פרופ' חיה ברודי מהפקולטה למדעי החיים הפיק בועיות חוץ-תאיות (extracellular vesicles) על ידי בידודן מסרום של חולים במחלת ניוון שרירים. הבועיות הועברו לתולעים מסוג סי אלגנס (C. elegans) במעבדת פרופ' סיון קורנבליט, ושם נבדק האם הבועיות יכולות לגרום לניוון שרירים נרחב בתולעים. אכן, מחלת ניוון השרירים שהועברה על ידי הבועיות החוץ-תאיות מדם החולים התפתחה כמעט בכל התולעים שנחשפו, והתבטאה בפגיעה בארגון ובתפקוד כל קבוצות השרירים בחיה (שריר השלד, המעי, אבר המין הנקבי, ופי הטבעת). תוצאה זו מוכיחה שניתן במקרים מסוימים לגרום להתפתחות מחלות רק על ידי חשיפה לגורמים שמופרשים לדם החולים.  

הדוקטורנטים רוייד שלש וקורל כהן ועמיתת המחקר ד"ר מור לוי-פרבר שהובילו את המחקר בשיתוף עם ד”ר אמיר דורי, מומחה למחלות ניוון שרירים מבית חולים שיבא, מסבירים, שבניגוד לשיטות גנטיות קלאסיות, שבהן מתבססים על הגורם הגנטי של המחלה באורגניזם המודל כדי לחקור אותו (לדוגמא מוטציה בגן ספציפי), הפלטפורמה החדשה משתמשת בבועיות חוץ-תאיות שמקורן בדם המטופל. כך מתקבל בתהליך יעיל ופשוט יחסית מודל של המחלה ללא צורך בשינויים בגן עצמו. מידול מחלות בשיטות גנטיות בחיות מודל כולל לרוב החדרה של מקטע דנ"א המקודד לחלבון האנושי הפגום לתוך החיה. כשמדובר בגן שמור (כשגרסה דומה לגן האנושי קיימת בחיית המחקר), ניתן לערוך אותו כך שיישא מוטציה מקבילה לזו של הגן האנושי הפגום. מעניין לציין שעדיין לא ידוע מהו הגורם שמצוי בבועית המשרה את המחלה. זאת שאלה חשובה למחקר עתידי שיכולה לשפוך אור על מנגנוני ההתפשטות וההחמרה של המחלה.

לדברי פרופ' קורנבליט ופרופ' ברודי, לקיחת בועיות חוץ-תאיות של חולים בניוון שרירים והעברתן לתולעים הייתה רעיון לא קונבנציונלי, שתוצאותיו הפתיעו גם אותן. הבועיות החוץ-תאיות שתאי החולים מפרישים למחזור הדם שומרות על תכולתן ומאפשרות את העברתה בין פרטים שונים, אפילו אם אינם מאותו המין. במקרה זה הבועיות הועברו מבני אדם לתולעי סי אלגנס מיקרוסקופית שסיפקו כמה יתרונות חשובים: המידות הזעירות של התולעים חסכו את הצורך בשימוש בחומר אנושי רב; נוסף על כך קיים דמיון גנטי וביולוגי רב בין מין תולעים זה ובין בני האדם, דבר המאפשר חקירת תהליכים שמורים אבולוציונית. מדובר בתהליכים משותפים ליצורים שונים לאורך האבולוציה, שנבנו נדבך על גבי נדבך, ונשמרו ככל שהחיות המשיכו והתפתחו. תהליכים אלה בנו בסיס ביולוגי משותף ליצורים חיים רבים, ביניהם אף בני אדם ותולעי סי אלגנס.   

מחקר זה התמקד במחלות ניוון שרירים מסוג בקר ודושן, הפוגעות בתפקוד שרירי השלד, בשריר הלב ובשרירים נוספים בזכרים, הן חשוכת מרפא ומובילות לנכות ולתמותה בגיל צעיר. שתי המחלות מתאפיינות במוטציה הפוגעת בגן שנקרא דיסטרופין. תוצאות המחקר הוכיחו שהמודל שפותח אמין ומתאים גם לסריקה יעילה של תרופות. החוקרות ציינו שניתן לנסות להשתמש בגישה חדשנית זו למידול מחלת נוספות שאינן גנטיות.

הפלטפורמה המשתמשת בבועיות חוץ-תאיות ובתולעי סי אלגנס היא פריצת דרך מדעית שמאפשרת למדל, באופן מותאם אישית, מחלה ספציפית, לקבלת מודל חי המשקף אותה. ניתן להשתמש במודל להבנת המחלה מבחינה פיזיולוגית, לזהות את המסלולים המולקולריים המעורבים בה, ולבחון תרופות וטיפולים למחלה.

המחקר הוא פרי שיתוף פעולה בין מעבדת פרופ' חיה ברודי ומעבדת פרופ' סיון קורנבליט מהפקולטה למדעי החיים באוניברסיטת בר-אילן, וד”ר אמיר דורי מבית חולים שיבא, במימון משרד המדע. עבודת המחקר נעשתה במשותף על ידי הדוקטורנטים רוויד שלש וקורל כהן ועמיתת המחקר ד"ר מור לוי-פרבר. הוא פורסם בכתב העת  Disease Models & Mechanisms