חומרים כימיים חדשים מאטים את התקדמות מחלת ה- ALS ומאריכים חיי עכברים החולים במחלה

פרופ' אסתר פריאל, המחלקה לאימונולוגיה ומיקרוביולוגיה ע"ש שרגא סגל

מנהלת ביה"ס למדעי המעבדה הרפואית, הפקולטה למדעי הבריאות אוניברסיטת בן-גוריון

מהו הרעיון המרכזי במחקר?

מחלת ה- ALS מאופיינת בהרס ובאיבוד של נוירונים מוטוריים.  כיום יש כמה מחקרים המראים שעקה חימצונית (יצירת רדיקאלים של חמצן) ופגיעה בתפקוד של המיטוכונדריה  הם גורמי סיכון להתפתחות של מחלת ה- ALS . כמו כן, פקטורים נוספים היכולים לגרום להרס של הנוירונים, כמו מינונים רעילים של גלוטמט או מוטציות (שינויים) באנזים הנקרא סופראוקסיד דיסמוטאז קשורים להתפתחות מחלה זו. בשנים האחרונות הצטברו עדויות שאנזים (חלבון) הנקרא טלומראז , שעל גילויו קיבלו החוקרים אליזבט בלקבורן, ג'ק שוסטק וקרול גריידר את פרס נובל לרפואה  לשנת 2010,  יש תפקיד בהגנה מפני מצבים של עקה חימצונית והוא מעכב מוות של תאים. תפקידו העיקרי והידוע של אנזים זה הוא  בהארכת  החיים של תאים ורקמות. אולם, אנזים זה איננו פעיל או פעיל במידה מועטה במרבית התאים של אדם בוגר. גם בנוירונים ישנה  (אם בכלל) פעילות וביטוי נמוך של אנזים זה. פעילות וביטוי גבוהים של אנזים זה נמצאים בתאים סרטניים ובתאים נורמליים מתחלקים, כמו תאי מין, תאי רירית הרחם, תאים של מערכת החיסון . מהאמור כאן, הנחת העבודה שלנו היא  שעלייה מבוקרת בפעילות ובביטוי של טלומראז במוח עשויה להגן על תאי המוח מפני האפקטים המזיקים של עקות חימצוניות או מפני פקטורים אחרים הגורמים למוות של נוירונים, וכך להאט או למנוע התפתחות של מחלה כמו ALS.

איך מעלים פעילות וביטוי של האנזים טלומראז?

בספרות המדעית יש לא מעט מחקרים המראים שניתן להגביר את הביטוי של טלומראז בתאים ואף בנוירונים  באמצעות מניפולציות גנטיות (הכנסת הגן לטלומראז לתאים) או יצירה של עכברים המבטאים את טלומראז בעודף. למניפולציות גנטיות יש מגבלות לא מעטות ולכן הדרך הפשוטה יותר והמבוקרת יותר  היא להגביר את הביטוי והפעילות של טלומראז באמצעות חומרים כימיים .

מהם  הממצאים  שלנו ?

בשיתוף פעולה עם דר' אביב גזית מהאוניברסיטה העברית ופרופ' שמעון סלוין מהמרכז לתרפיה תאית וסרטן בתל-אביב, הצלחנו לסנתז חומרים כימיים חדשים ((AGS המאקטבים את האנזים טלומראז בתאים ובבעלי חיים. החומרים האלה מעלים את הביטוי של טלומראז באופן מבוקר מאוד ולרמה הפחותה באופן משמעותי מזו הקיימת בתאים סרטניים. את החומרים אנו מזריקים ,בהזרקה תת-עורית לצוואר או לגב בעכבר, ומתברר שכמה מהחומרים האלה מצליחים לעבור את מחסום הדם-מוח ולהגיע אל המוח בעכברים ולהגביר את האנזים טלומראז בנוירונים. העלייה ברמת הטלומראז הינה מהירה, היא מתחילה כ- 6 שעות מההזרקה  ויורדת לרמה הבסיסית לאחר 48 שעות. תכונה שהיא חשובה ביותר לעתיד כאשר אפשר יהיה לפתח מחומר זה תרופה, משום שהיא מצביעה על היכולת הפרמקולוגית לבקר את מידת השפעול של טלומראז.  הראנו שחומרים אלה מגבירים באופן משמעותי את מידת השרידות של העכברים ומקטינים במידה ניכרת את ההתקפים בעכברים ששרדו. וכל זאת כאשר  הם מוזרקים לעכברים 24 ו-12 שעות לפני טיפול בחומר טוקסי הנקרא NMDA (הגורם להתקפים – SIZERS – במוח ואף למוות מידי של העכברים בחלק מהמקרים).

מה נעשה בקשר ל  ?ALS

את המחקר ב- ALS מממנת עמותת IsrALS . במחקר זה השתמשנו בעכברים המפתחים את מחלת ה- ALS.  היו ברשותנו 60 עכברים אשר קנתה בעבורנו עמותת IsrALS ממעבדות ג'קסון המתמחות בגידול של עכברי ALS. העכברים  חולקו ל 6 קבוצות, כאשר בכל קבוצה יש כ- 8-10 עכברים.   החומר הוזרק לעכברים במינונים שונים ובמרווחי זמן שונים (כל 24 שעות או כל 48 שעות זריקה אחת). התחלנו את הטיפול בעכברים אלה בגיל 60 יום, כפי שמקובל בספרות. עכברים אלה מפתחים ALS  יחסית מהר ומתים  בגיל 4 חודשים.  בחנו את זמן הופעת הסימפטומים למחלה ואת מידת התקדמותה באמצעות מספר פרמטרים, כמקובל בעולם, כולל בדיקה תכופה של משקל העכברים, היכולת  המוטורית שלהם על מכשיר הרוטרוד, הערכה נירולוגית -neurological score  שערכה פיזיותרפיסטית בלתי תלויה שלא ידעה איזה מהעכברים מטופלים ובמה,  ובניית עקומת חיות. נעשה תיעוד מצולם של העכברים המטופלים ואלה שלא מטופלים בשלבים שונים של המחלה.  התוצאות שלנו עד כה מראות שהזרקת חומרי ה- AGS לעכברי ALS  האריכה את חייהם ב- 17 ימים (משמעותי ביותר לגבי מחלה זו) והאטה את זמן הופעת המחלה ( (ONSET ואת התקדמות המחלה באופן משמעותי. מידת היעילות של החומרים הייתה תלויה בסוג החומר, המינון ובזמן הנתינה, אבל במינונים שבדקנו כל העכברים מתו בסופו של דבר  ממחלת ה- ALS.

מהן הסכנות הטמונות בחומרים אלה?

מהמחקרים שביצענו עד כה לא נצפתה רעילות של חומרים אלה בחיות מעבדה, גם כאשר ניתנו מינונים הגבוהים פי 10 מאלה שהוזרקו לחיות. אבל, אין ספק שיש צורך  לבצע מחקר מקיף  לבדיקת טוקסיקולוגיה. חומרים אלה מגבירים ביטוי של טלומראז. אנו יודעים שתאים סרטניים מבטאים טלומראז ברמה גבוהה, וכמו כן שביטוי מוגבר של טלומראז בעכברים  (שנעשה באמצעות מניפולציה גנטית) מגביר את רגישותם ליצירת סרטן. אולם צריך לזכור שטלומראז לכשעצמו איננו אונקוגן (גן גורם סרטן) ומגוון רחב של תאים נורמליים, כמו תאי מין ואחרים מבטאים אותו והם אינם סרטניים. עד כה לא ראינו סימנים לטרנספורמציה סרטנית בחיות המעבדה. אולם חייב להיעשות מחקר מקיף יותר בנושא.

האם נעשה  במעבדתנו מחקר אחר הקשור ל- ALS ?

במחקר נוסף הקשור ל- ALS- עבדנו עם תאי גזע שמקורם בחולי ALS . כפי שידוע, כיום אחת מאסטרטגיות הטיפול במחלות שונות וגם ב- ALS הוא השתלה של תאי גזע . לכן חשוב ביותר למצוא דרך לגדל את תאי הגזע האלה לאורך זמן ולשמור על חיוניותם עד להשתלתם.  אנו הראנו שניתן להגביר את ביטוי הטלומראז בתאים אלה באמצעות חומרי ה AGS, ואף יותר מכך, להגביר את החיות ואת השרידות של תאי גזע אלה ולהגן עליהם מפני נזקים שגורמת העקה החימצונית, וכל זאת מבלי לפגוע בפונקציונאליות של התאים. דבר שהוא חשוב ביותר לשימוש בתאים אלה להשתלות  (תרפיה תאית). כמו כן, נבדקת במעבדתנו האפשרות שהחומרים AGS משפעלים ומגבירים את החיוניות של תאי גזע בגוף החיה. אם ההנחה הזו תתברר כנכונה יש לה חשיבות רבה לטיפולים במחלות נוירו-דגנרטיביות כמו ALS.

איך ממשיכים את המחקר הנוכחי בהקשר ל- ALS ?

התוצאות מראות שלחומרים אלה, לדעתנו,  יש פוטנציאל מצוין לפיתוח בעתיד של תרופות למחלות נוירו-דגנרטיביות ובכללם ALS.  אולם המרחק עוד רב ואנו כיום, במידה ונקבל מימון שיאפשר זאת, נמשיך לבדוק את יעילותם של חומרים אלה במחלת ה- ALS.   המחקר   לגבי מחלת ה- ALS יתמקד בכמה מישורים,  הראשון שבהם הוא להמשיך ולבדוק מה המינון האפקטיבי ביותר, ומהם מרווחי הזמן הטובים ביותר של הזרקת החומר? האם  היעילות של החומר בהאטה של התקדמות ALS תגבר כאשר החומר יוזרק מספר פעמים ביממה? האם מינונים אחרים יהיו יעילים יותר? מהי הדרך הטובה ביותר לנתינת החומר? האם ניתן לתת את החומר בשתייה והוא עדיין יגיע למוח ויהיה יעיל?  האם שילוב של חומרים אלה עם חומרים אחרים שקיימים כיום בשוק (ולא מראים יעילות רבה) יכול להגביר את יעילותם?

המישור השני יתמקד בהבנת מנגנון הפעולה של חומרים אלה בהתפתחות מחלת ה-ALS ובהאטה של התקדמות  המחלה. הבנת המנגנון חשובה ביותר לפיתוח של אסטרטגיות טיפוליות נכונות.

תוצאות המחקר המתואר כאן הן חלק מעבודת התיזה של הדוקטרנטים ארז איתן ואילון תיכון ממעבדתה של פרופ' אסתר פריאל.

טיפול חדשני בתאי גזע בוגרים למחלת ה- ALS

ראיון עם רמי אפרתי, מנכ"ל בריינסטורם תרפיה תאית.

מה חברת בריינסטורם עושה?

בריינסטורם מפתחת טיפול ייחודי שמטרתו להאט ואף לבלום את ההתפשטות של מחלות ניוון שרירים, באמצעות שימוש בתאי גזע בוגרים. יעילות הטיפול נבדקה בסדרת ניסויים בבעלי חיים, ובמהלכם נרשמו תוצאות חיוביות, המצביעות על התועלת הצפויה בטיפול בחולים. הטיפול הייחודי של בריינסטורם יכול להתאים למחלות הנגרמות כתוצאה מניוון של תאים של מערכת העצבים המרכזית, דוגמת פרקינסון, הנטינגטון וטרשת נפוצה, אך המטרה האסטרטגית של החברה לשנים הקרובות היא פיתוח טיפול, ראשון מסוגו, למחלת ה- .ALS

מהו הטיפול המדובר?

הטיפול מבוסס על השתלה עצמית של תאי גזע הנלקחים מהחולה, ומוחזרים לגופו לאחר שמדעני החברה טיפלו בהם במעבדה. הטיפול יחל בשאיבת מח עצם מגוף החולה. מח העצם יועבר למעבדה שבה יבודדו תאי הגזע מתוך מח העצם. תאי הגזע יעברו תהליך של התחלקות והתרבות ולבסוף יעברו התמיינות לתאים המפרישים גורמי גידול שמאפשרים להם להוות תאי תמיכה לתאי עצב. באמצעות הזרקתם בחזרה לגוף החולה ניתן יהיה, כך אנו מקווים, לבלום את התפשטות מחלת ה- .ALS

במה הטיפול מיוחד?

מחקר תאי הגזע הוא אחד מאפיקי המחקר הרפואי המשמעותיים ביותר בעולם היום. הימצאותם של תאי גזע (תאים שנותרו בשלבי התפתחות ראשוניים ולא עברו התמיינות לכוון שלרקמה מסויימת) ידועה כבר שנים, ובשנים האחרונות נרשמות הצלחות מרשימות בשימוש בתאים אלו לצורך טיפולים במחלות קשות. בריינסטורם הישראלית-אמריקאית, שנסחרת בבורסה של ניו יורק)סימבול BCLI.OB), היא בין החברות במובילות בעולם במחקר בתאי גזע, וכאמור, לאחר הניסויים בבעלי חיים, תעבור החברה בחודשים הקרובים לניסויים קליניים בבני אדם.

איך אתם יודעים שהטיפול ב-ALS יכול להיות יעיל?

הפיתוח הטכנולוגי של בריינסטורם הוא פרי מחקרם של פרופ' דני אופן ופרופ' אלדד מלמד מאוניברסיטת תל אביב, שהראו בניסיונות בבעלי חיים שהטיפול בתאי הגזע המפרישים גורמי גידול מאט את קצב התפתחות המחלות שנחקרו.

מה התוצאות הצפויות או המקוות?

החוקרים מקווים, בראש ובראשונה, להוכיח שהטיפול המוצע הוא בטוח ואינו מהווה סכנה לחולים. בהמשך מקווים החוקרים להראות גם האטה בקצב התקדמות המחלה.

מהו לוח הזמנים?

חברת בריינסטורם התקשרה עם בית חולים הדסה כדי להתחיל במהלך 2010 בניסוי קליני בחולים. אנחנו ממתינים לאישור של משרד הבריאות כדי להתחיל.

האם יש כבר קריטריונים לבחירת החולים?

כן, אך הם טעונים את אישור משרד הבריאות.

איך ניתן להתקבל לניסוי?

לאחר קבלת אישור משרד הבריאות יחל גיוס החולים בבית החולים הדסה עין כרם.

האם מניסוי הבטיחות ניתן יהיה ללמוד גם על יעילות הטיפול?

מטרתו של ניסוי בטיחות הוא בראש ובראשונה לוודא שהטיפול המוצע לחולה הוא בטוח ואינו מסב לו נזק. בניסוי שכזה אנחנו לא מצפים בהכרח לראות תוצאות של יעילות, אלא רק לעמוד מקרוב על תופעות הלוואי של הטיפול, אם ישנן כאלה. מספר החולים המשתתף בניסוי זה יהיה קטן יחסית.

כמה זמן ייארך הניסוי?

אורך הניסוי תלוי בזמן שיידרש לגייס את כל החולים המתוכננים להיכלל בניסוי. לאחר מכן כל חולה שיקבל את הטיפול יהיה במעקב בין 6 ל- 12 חודשים.

מתי אתם מתכננים להתחיל ניסוי יעילות? כמה חולים? האם הוא ייערך רק בארץ? איך ייבחרו החולים לניסוי?

לאחר סיום ניסוי הבטיחות, ייאספו כל תוצאות הבדיקות שנערכו לחולים ויעברו הערכה. לאחר הסקת המסקנות מן התוצאות שנאספו, ניתן יהיה להגיש בקשה למשרד הבריאות לאישור ניסוי יעילות. מספר החולים שישתתף בניסוי ייקבע על בסיס תוצאות ניסוי הבטיחות וכך גם הקריטריונים לבחירת החולים לניסוי.

מדוע חשוב לטפח את תאי העצב (נוירונים) שלנו ולהגן עליהם?

ריאיון עם דר' סילביה מנדל, מרכז המצוינות לחקר הפרעות ניווניות של המוח ע"ש איב טופף, פקולטה לרפואה של הטכניון

מתברר שהחל מרגע הלידה או אפילו בחיים העובריים אנו מאבדים נוירונים. תהליך זה נמשך לאורך חיי האדם. אולם, מסיבות שאינן ידועות, תהליך זה מזורז במחלות ניווניות של תאי עצב (מחלות נוירודגנרטיביות, neurodegenerative diseases) דוגמת פרקינסון, אלצהיימר, ,ALS והנטינגטון, ללא אפשרות של התחדשות של תאי עצב שימלאו את מקומם של אלו שאבדו. לכן הסיפטומים של מחלות ניווניות אלו מופיעים בגילאים מוקדמים יחסית. השאלה הקריטית היא מה גורם למוות של תאי עצב, ומדוע רק אזורים מסוימים נפגעים בכל אחת מהמחלות הנ"ל בזמן נתון במהלך החיים.

עדויות מחקריות מהתקופה האחרונה מצביעות על כך שבמחלת ה- ,ALS כמו במחלות ניווניות אחרות של מערכת העצבים, ישנה התרחשות מקבילה של תהליכים הרסניים בתאי עצב מוטוריים, הכוללים מצבי לחץ (עקה), כגון חמצון יתר וקיפול משובש של חלבוני מפתח, שיבוש איזון רמות הברזל במוח (הצטברות עודפת), רעילות חוץ-תאית של המוליך העצבי (נוירוטרנסמיטר) גלוטאמט, תהליכים דלקתיים, ופגיעה בחומר הגנטי, שסופם הוא מוות נוירונלי. מקובל לחשוב כי כל אחד מהאירועים הללו יכול ליצור את שרשרת התרחישים המובילה לניוון העצבי. היות ומחלות נוירודגנרטיביות מוגדרות כהפרעות (disorders) בעלות ריבוי גורמים פתולוגיים, התגבשה הדעה כי תרופה בודדת המטפלת רק באחד התהליכים הרעילים לעיל אינה יכולה לעצור את ההידרדרות ובסופו של דבר את תמותת הנוירונים. גם אם מפתחים תרופה לאחד או יותר מהאירועים ההרסניים במוח, תיחסם רק התרחשותו של אותו אירוע, בעוד שאר התהליכים יימשכו.

כיום, חולי ALS מטופלים טיפול סימפטומטי בלבד, בתרופות שפותחו לפעול על מטרה מולקולרית בודדת. התרופות אינן מביאות לשינוי מהלך המחלה ומציעות רק הקלה חולפת. הגישות החדשניות לטיפול במחלות ניוון עצבי, מתוכננות לטיפול רב-מוקדי במטרה לשינוי מהלך המחלה.

פתרון עתידי: תרופות רב-תפקודיות

מזה כעשור, המרכז שלנו למצוינות לחקר הפרעות ניווניות של המוח, שמנהלו הוא פרופ' מוסה יודעים, פועל בשתי דרכים לעיכוב או למניעת ניוון תאי עצב – האחת, חיפוש אחר שילוב של מספר תרופות יחד או 'קוקטייל', כמו זה הניתן לחולי איידס או לחולים במחלות לב – והשנייה, פיתוח תרופה בודדת רב-תפקודית בעלת שניים או יותר מרכיבים פעילים המכוונים למספר אתרי פעולה (multifunctional drug). תרופה זו מכונה גם בשם " pro-drug " או " ."dirty drug שלוש תרופות חדשניות פותחו במרכז, בשיתוף עם חוקרים ממכון ויצמן: פרופ' אברהם ורשבסקי ז"ל, פרופ' מתי פרידקין ודר' האילין זאנג. התרופות אושרו כפטנט אמריקני ועולמי. ייחודן של תרופות אלה הנושאות סימונים זמניים HLA-20 ,VK-28 ו M30- , הוא כי ביכולתן לחדור את דפנות הנוירונים, ולקשור ולסלק את עודפי הברזל הרעיל (המעורר יצירת רדיקלים חופשיים הפוגעים בשומנים של קרומי התאים וב- DNA ומביאים להתאבדות תאית) לפני שיגרום ל"חלודה מוחית". לתרופות רב-תפקודיות אלו תכונות מעודדות הישרדות נוירונלית: הן מצילות ומחייות תאי עצב בתרבית ובולמות הרס תאי מוח בחיות מודל של מחלות פרקינסון, אלצהיימר והנטינגטון.

הופתענו לגלות שגם כשהתרופה ניתנה לאחר הנזק (neurorestorative neurorescue paradigm) לא רק שההרס נעצר, אלא נצפו תיקון ושיקום של האזור הפגוע. "לאחרונה, מצאנו כי התרופה 30M הצליחה להאריך את תוחלת החיים של עכברי מודל של ALS ולהביא לשיפור בתפקודם המוטורי. מבט אל מנגנון הפעולה של התרופות מלמד של M30- ו HLA-20- אותן תכונות תומכות הישרדות של תרופת האם Rasagiline הידועה כ- Azilect' ', פרי פיתוח של פרופ' מוסא יודעים ועמיתו פרופ' ג'ון פינברג מהטכניון ובשיתוף חברת התרופות 'טבע'. Rasagiline הינה התרופה הראשונה והיחידה בעולם שביכולתה להאט את תהליך ההידרדרות בחולי פרקינסון ולעכב את קצב התפתחות המחלה. M30 ו- HLA 20 מעודדות הפרשה של פקטורי גדילה (neurotrophic factors) כגון GDNF ו- BDNF החיוניים לחיות תאי העצב המוטוריים. אחת הבעיות במתן חיצוני של פקטורי גדילה הינה אופן המתן וכן היותם חלבונים רגישים המתפרקים במהירות בגוף. לכן, מתן תרופה בעלת פעילות נוירוטרופית, דהיינו פעילות המעודדת יצירת פקטורי גדילה שמקורם מתאי עצב מוטוריים ותאים תומכים מהחולה עצמו, עשויה לעקוף את האילוצים שבמתן חיצוני. ניתן לשער כי התוצאות החיוביות שהתקבלו עבור M30 בעכברי מודל של ALS , נבעו משילוב שיקום של הסיומות העיצביות ושיפור התנועה.

שותפות פעילות למחקר זה הן דר' תמר עמית, דר' אורלי וינרב והסטודנטית לדוקטורט לנה קופרשמידט.

מה משמעות הממצאים לגבי חולי ?ALS

הממצאים חשובים ורלוונטיים למחלת ה- ALS , שבה מתרחש איבוד הדרגתי של נוירונים ללא אפשרות של התחדשות. הפוטנציאל של התרופות הרב-תפקודיות שלנו טמון ביכולתן להאט את מהלך התקדמות המחלה תוך כדי הגנה על תאי עצב מוטוריים וסביבתם. אנו מקווים שניתן יהיה בעתיד הקרוב ליישם את התוצאות המפתיעות שהתקבלו בחיות ניסוי, גם בבני האדם. ברצוני להודות לעמותת IsrA.L.S על תמיכתה במחקר זה.

אפיון מולקולרי של תאי גזע ממח עצם של חולי A.L.S כמודל למציאת ביומרקרים ולחקר מנגנוני המחלה

מאת ד"ר מיגל וייל, אוניברסיטת תל אביב

A.L.S הינה מחלה ניוונית הפוגעת בתאי העצב המוטוריים, שבמהלכה תאי העצב נהרסים ואינם יכולים להפעיל את השרירים. כתוצאה מכך נחלשים השרירים בהדרגה עד לשיתוקם המוחלט. הגורמים למחלת ה- A.L.S אינם ידועים עדיין, אך מכיוון שזמן הופעת המחלה ואופן התקדמותה שונים מאד מחולה לחולה, ההנחה היא שלמחלה מספר גורמים ולא גורם אחד בלבד. דבר זה מקשה על יצירת מודלים מהימנים בחיות, שיאפשרו את חקר הסיבות למחלה ואת אפשרויות ריפויה. התפתחות המחקר בתאי גזע בשנים האחרונות מעוררת תקוות שניתן יהיה להשתמש בתאים אלה בעתיד לריפוי מחלות ניווניות שונות ובהן מחלת ה- .A.L.S תאי גזע בוגרים (כמו תאי גזע עובריים) הינם תאים בעלי פוטנציאל להתמיין למספר גדול של תאים בעלי תפקיד מוגדר בגופם של יצורים חיים. ניתן לבודד תאי גזע ממח העצם של אנשים בוגרים (תאים מזנכימליים) ולגדלם בתרבית. מטרת המחקר שלנו היא למצוא את התנאים שבהם ניתן יהיה לממש את פוטנציאל ההתמיינות של תאי גזע מזנכימליים מחולי A.L.S לתאי עצב מוטוריים מחד, ולאפיין סמנים ביולוגים (ביומרקרים) של המחלה מאידך. התוצאות של עבודה זו תאפשרנה פיתוח מערכות לחקר מנגנוני המחלה ולמציאת תרופות לטיפול ב- .A.L.S לשם כך, אנו חוקרים את גורלם של תאי גזע מזנכימליים שאותם אנו משתילים בצינור העצבים של עוברי תרנגולות. זוהי מערכת מודל מבוססת לבדיקת התפתחות מערכת העצבים. הראנו בעבר כי תאי גזע אנושיים המושתלים בצינור העצבים של עוברי תרנגולות ממשיכים להתפתח, לנדוד ולשנות את צורתם. אנו עוקבים אחר התאים המושתלים ומאפיינים את התמיינותם לתאים שונים במערכת העצבים. בנוסף אנו ממיינים את התאים הללו בתרבית ומאפיינים אותם בתנאי גידול שונים, וכן עורכים ניסיונות כדי לגרום להתמיינותם לתאי עצב על ידי הוספת פקטורים שונים בצורה מבוקרת למצע גידולם. לאחרונה, ניסיונות אלו הראו שתאי גזע מזנכימליים של חולי- A.L.S יכולים להתמיין לתאים בעלי אופי עצבי (תאים אשר מבטאים גנים אופייניים של נוירונים) במידה דומה לזו של תאי גזע מזנכימליים של אנשים בריאים. תוצאות מעודדות אלו יאפשרו לנו לבחון בקרוב את יכולתם של תאי הגזע המזנכימליים לייצר תאי עצב מוטוריים, לחקור את מנגנוני המחלה ולנסות ולמצוא תרופה לטיפול ב- A.L.S . ניסיונות נוספים שעשינו עם תאי גזע מזנכימליים של שישה חולי- A.L.S הראו באופן מובהק שוני בדגם הביטוי של שלושה גנים אשר לא עברו כראוי תהליך אנזימתי תוך תאי, הנקרא .RNA EDITING ניסיונות אלו נעשו בשיתוף עם מעבדתו של פרופסור גידי רכבי מביה"ח שיבא. תהליך ה- RNA EDITING הינו חשוב וחיוני להתפתחות ותפקוד מערבת עצבים. נראה כי כשל ב- RNA EDITING בגנים מסוימים במערכת העצבים מהווה סיבה למחלות ניווניות שונות וייתכן שגם ב- A.L.S . לכן, שלושת הגנים הללו נחשבים ל-ביומרקרים פוטנציאלים למחלה, שניתן לבחון את מעורבותם במנגנוני המחלה. עבודתנו מתמקדת באפיון תפקידם כביומרקרים ל- A.L.S וביכולתם לשמש כלי לדיאגנוסטיקה שיאפשר לבחון ולסרוק ספריות חומרים, על מנת למצוא תרופה מיועדת לטיפול בחולי .A.L.S תוצאות ראשוניות מעשרים דוגמאות דם של חולי A.L.S מראות הבדלים משמעותיים ברמת הביטוי של הביומרקרים בדם בהשוואה לרמות הביטוי הקיימים בדמים של מספר דומה של אנשים בריאים. תוצאות מעודדות אלו מחזקות את המחשבה כי ייתכן וניתן יהיה לאבחן A.L.S על ידי בדיקת דם פשוטה, ואולי גם יתאפשר לבצע מעקב אחר מצבו הקליני של החולה לפי שינוי בביטוי גנים אלה בדם. בנוסף אנחנו מנסים לברר את הסיבה להבדל בביטוי של הגנים הללו בדמם של חולי A.L.S . אחד ההסברים האפשריים הוא קשר למצבה הירוד של מערכת החיסון של החולים. לשם כך אנחנו משתפים פעולה עם מעבדתה של פרופסור מיכל שוורץ ממכון וייצמן המתמחה בתחום.

תודות: ברצוני לציין שלא היינו מגיעים לנקודה זו במחקרינו בלי שיתוף הפעולה ובלי תמיכה הכספית של IsrA.L.S בארבע השנים האחרונות. העמותה אף אישרה לנו להשיג את תרומות מח העצם והדמים מהחולים. כמו כן אני רוצה להודות מקרב לב לד"ר שלמה בולביק וצוות מחלקת המטולוגיה בביה"ח לניאדו על עבודתם הנאמנה והמסורה בלקיחת דוגמאות מח עצם ודמים מחולים ומתנדבים בריאים. עבודתנו עוד רבה, ולכן יש עוד צורך לתרומת מח עצם ודמים מחולי A.L.S על מנת שנגיע להישגים אשר יעזרו מעשית לחולי .A.L.S

איך נמנע את הפגיעה בתאי העצב המוטורי במחלת ה- A.L.S?

ראיון עם דר' דני אופן, בית הספר לרפואה ומכון פלסנשטיין, אוניברסיטת תל אביב.

מאת: מירב בהט

דר' אופן, מה לדעתך השאלה המרכזית המטרידה את חוקרי מחלת ה ?A.L.S

במחלת ה- A.L.S , כמו במחלות ניווניות אחרות של מערכת העצבים, אוכלוסייה מוגדרת של תאים נפגעת בשלב מסוים של החיים. לעיתים המכנה המשותף הוא מיקום התאים במוח, ולעיתים תיפקוד זהה או ייצור של חומרים יחודיים. במחלת ה- A.L.S , עם הופעת הסימפטומים הראשונים, נפגעים תאי העצב המוטוריים באזורים שונים, בתחילה בעיקר בעמוד השדרה , והפגיעה הולכת ומחמירה באזורים שונים שם נמצאים תאי עצב דומים. השאלה המרכזית הינה מה גורם למוות של התאים ומדוע הוא פוגע דווקא בתאים אלו. תמיהה נוספת קשורה לתיזמון המאוחר של הפגיעה. גם גילוים של הגנים הקשורים למופע המשפחתי, הנדיר, של המחלה איננו נותן הסבר מספק, מאחר שבחולים אלו כל התאים נושאים את הגן הפגום מלידה ולא ידוע מדוע רק תאי העצב המוטוריים נפגעים – וגם הם נפגעים רק לאחר בגיל מבוגר. למרות שהמחקרים הרבים התמודדו עם שאלות הללו בצורות שונות התשובות שניתנו הינן חלקיות בלבד. נראה שהבנה טובה יותר של תהליכי המוות היחודיים בתאים אלו תשפיע על המשך המחקר והפיתוח של תרופות.

מהם כיווני המחקר שבחרתם להתמקד בהם?

כידוע, תוחלת החיים של תאי העצב הינה בדרך כלל כתוחלת חיינו. לפיכך קיימים מנגנונים יחודיים שנועדו לשמור על התאים ולעזור להם להתגבר על סכנות או מצבי לחץ מקומיים (עקה). בעוד שתאים ברקמות אחרות שנקלעים למצוקה מתים או "מתאבדים" במטרה להציל את כל הרקמה, במערכת העצבים תהליך כזה אינו אופציה ומוות מהסוג הזה בדרך כלל פירושו מחלת עצבים. במעבדתנו, יחד עם פרופ' אלדד מלמד, מנהל המחלקה הנוירולוגית במרכז רפואי רבין, אנו עוסקים שנים רבות בחקר מחלות ניווניות של מערכת העצבים. במחקרים אלו העמקנו בניסיון להבין את תהליכי המוות ואת האמצעים שבהם ניתן לשמר את התאים. עקבנו אחר חומרים הפועלים בתוך התאים, כגון מולקולות נוגדי חימצון, והראנו שבמודלים שונים חומרים אלו מצילים תאים בעקה. גישה נוספת הינה שימוש בגורמי גידול שחשובים לשמירה על חיי תאי העצב ותפקודם הייחודי.

האם לפירות המחקר השלכות לטיפול בחולי ה- ?A.L.S

מחקרים רבים במעבדות שונות הצביעו על כך שגורמי גידול מסוימים הינם יעילים בשימור תאי העצב המוטוריים. חלק מגורמי הגידול נחקרו ונבדקים כעת בניסיונות בחולים. אחת הבעיות המרכזיות שעדיין נותרו ללא פתרון היא צורת המתן של גורמי הגידול, שהינם חלבונים הרגישים לפירוק מהיר בגוף. הגישה שאנו מציעים במעבדתנו הוא שימוש בתאי גזע ממח העצם של החולה שיפרישו גורמי גידול בצורה מקומית וקבועה באזור הנזק במערכת העצבים. הראנו, שניתן לעורר התמיינות מוגדרת של תאי גזע ממח עצם של בוגרים, כולל מחולי A.L.S לתאים המפרישים גורמי גידול (כגון IGF-1 GDNF ,BDNF ) כך שיגנו על תאי עצב מוטוריים מפני מגוון רחב של נזקים הדומים לאלו שחשודים כגורמי הנזק בחולים. היתרון המעשי טמון ביכולת של תאי הגזע הבריאים של החולה ליצור סביבה תומכת באזורי הפגיעה, ובכך למנוע את התדרדרות המחלה או אף לשפר את התסמינים. העניין בניצול תאי גזע בוגרים לטיפול במחלות הוא רב ביותר וכיום מתבצעים עשרות ניסויים קליניים בתאי גזע בוגרים למחלות שונות. אנו מקווים שגם התאים שפיתחנו יוכלו בקרוב להוות נדבך נוסף בטיפול במחלה.

מהם כיווני המחקר שבחרתם להתמקד בהם?

כידוע, תוחלת החיים של תאי העצב הינה בדרך כלל כתוחלת חיינו. לפיכך קיימים מנגנונים יחודיים שנועדו לשמור על התאים ולעזור להם להתגבר על סכנות או מצבי לחץ מקומיים (עקה). בעוד שתאים ברקמות אחרות שנקלעים למצוקה מתים או "מתאבדים" במטרה להציל את כל הרקמה, במערכת העצבים תהליך כזה אינו אופציה ומוות מהסוג הזה בדרך כלל פירושו מחלת עצבים. במעבדתנו, יחד עם פרופ' אלדד מלמד, מנהל המחלקה הנוירולוגית במרכז רפואי רבין, אנו עוסקים שנים רבות בחקר מחלות ניווניות של מערכת העצבים. במחקרים אלו העמקנו בניסיון להבין את תהליכי המוות ואת האמצעים שבהם ניתן לשמר את התאים. עקבנו אחר חומרים הפועלים בתוך התאים, כגון מולקולות נוגדי חימצון, והראנו שבמודלים שונים חומרים אלו מצילים תאים בעקה. גישה נוספת הינה שימוש בגורמי גידול שחשובים לשמירה על חיי תאי העצב ותפקודם הייחודי.

 האם לפירות המחקר השלכות לטיפול בחולי ה- ?A.L.S

מחקרים רבים במעבדות שונות הצביעו על כך שגורמי גידול מסוימים הינם יעילים בשימור תאי העצב המוטוריים. חלק מגורמי הגידול נחקרו ונבדקים כעת בניסיונות בחולים. אחת הבעיות המרכזיות שעדיין נותרו ללא פתרון היא צורת המתן של גורמי הגידול, שהינם חלבונים הרגישים לפירוק מהיר בגוף. הגישה שאנו מציעים במעבדתנו הוא שימוש בתאי גזע ממח העצם של החולה שיפרישו גורמי גידול בצורה מקומית וקבועה באזור הנזק במערכת העצבים. הראנו, שניתן לעורר התמיינות מוגדרת של תאי גזע ממח עצם של בוגרים, כולל מחולי A.L.S לתאים המפרישים גורמי גידול (כגון IGF-1 GDNF ,BDNF ) כך שיגנו על תאי עצב מוטוריים מפני מגוון רחב של נזקים הדומים לאלו שחשודים כגורמי הנזק בחולים. היתרון המעשי טמון ביכולת של תאי הגזע הבריאים של החולה ליצור סביבה תומכת באזורי הפגיעה, ובכך למנוע את התדרדרות המחלה או אף לשפר את התסמינים. העניין בניצול תאי גזע בוגרים לטיפול במחלות הוא רב ביותר וכיום מתבצעים עשרות ניסויים קליניים בתאי גזע בוגרים למחלות שונות. אנו מקווים שגם התאים שפיתחנו יוכלו בקרוב להוות נדבך נוסף בטיפול במחלה.

כשל חיסוני בחולי ALS ומשמעותו

ריאיון עם פרופסור מיכל שוורץ, מהמחלקה לנוירוביולוגיה במכון ויצמן למדע.

מאת: מירב בהט

פרופ' שוורץ מהי גישתך הייחודית במחקר?

עד לפני עשור היה מקובל לחשוב שנוכחות תאי מערכת החיסון במוח או בחוט השדרה (מערכת העצבים המרכזית) היא עדות לפתולוגיה. לכן, בכל המקרים של מחלות ניווניות (אקוטיות או כרוניות) בהן הודגמה תגובה חיסונית מקומית נעשו ניסויים למגר התגובה החיסונית באמצעות מתן תרופות אנטי- אינפלמטוריות. מחקרנו בן למעלה מעשור, הצביע כי תגובה אינפלמטורית מקומית הכרחית להחלמה וכי יש לווסת אותה אבל לא לדכאה. יתרה מזאת הוכחנו כי כדי שתגובה אינפלמטורית כזו תהיה אופטימלית יש צורך בסיוע של מערכת החיסון ההיקפית (לימפוציטים ומונוציטים)".

מהן ההשלכות לגבי ? ALS

מצאנו לתדהמתנו שבחיות המודל (דהיינו עכברים אשר יש להם פגם גנטי כזה שגורם לסימפטומים של ניוון שרירים בדומה למה שקורה בבני אדם), ויתרה מכך בחולים, עם התקדמות המחלה ואובדן תפקוד מוטורי, יש תהליך גובר של אובדן לימפוציטים במחזור הדם. תהליך דומה קורה בהזדקנות, רק שבחולים מתרחש בצורה מואצת. בעבודות קודמות מצאנו שמערכת החיסון ההיקפית משפיעה על תחזוקת המוח, כלומר כשהיא מזדקנת היא משפיעה על הזדקנות המוח – אובדן קוגניטיבי וירידה ביצירת תאים חדשים מתאי גזע בוגרים הנמצאים במוח. בבדיקה של עכברי מודל של ALS מצאנו שבעכברים חולים בני חודשיים מערכת החיסון מתפקדת עדיין באופן נורמלי ותוך חודשיים היא מתפקדת כמו בעכברים זקנים בני שנתיים. תוצאות אלו קבלו גם ביסוס ממחקר שערכנו בבני אדם. בדקנו דמים של חולים ומצאנו שמערכת החיסון שלהם דומה לזו של אדם זקן. בעקבות כך ערכנו ניסויים שבהם לקחנו עכברי מודל ל ALS ושיפרנו להם את מערכת החיסון באמצעות מתן חיסון אקטיבי. מצאנו כי העכברים המטופלים האריכו חיים בצורה משמעותית לעומת עכברי הביקורת ללא הטיפול. כלומר, כשמערכת החיסון פועלת בצורה מוגברת הדבר מעכב את המחלה בעכברים. ההנחה היא שבאופן רגיל כנראה מתקיים שיווי משקל בין הגורם הראשוני למחלת ה- ALS , לבין מערכת החיסון. כל עוד שיווי המשקל נשמר המחלה איננה פורצת. אולם אם מסיבה כלשהיא שיווי המשקל הזה מופר, המחלה באה לידי ביטוי. מכאן ואילך התהליך מואץ בגלל ההגברה ההדדית השלילית. הממצא הזה ניתך ע"י עבודות של קבוצות אחרות בעולם שהראו שאם מזווגים עכבר מודל ל ALS עם עכברה שיש לה חוסר של מערכת החיסון העכבר שנולד מפתח מחלה חמורה הרבה יותר מזו של ההורה החולה".

אם כן מה עשויה להיות המשמעות של מחקרך עבור החולים?

עד כה בדקנו שתי גישות חיסוניות שהוכיחו עצמן כיעילות- גישה אחת דורשת פיתוח נוסף וגישה שנייה מבוססת על שימוש בחומר ידוע שנמצא בשוק הקליני למטרות אחרות. אנחנו מקווים שע"י המשך מחקר מאוד אינטנסיבי נוכל לאמץ אחת הגישות מיידית ואת השנייה נפתח עם הזמן. התוצאות שמצאנו מעניקות אופטימיות לדרך הטיפול במחלה, על ידי חיזוק ספציפי של מערכת החיסון, דבר הנראה כבר השגה. חלק מהעבודה הוא תוצר שיתוף פעולה עם קבוצת מדענים בשיבא, באוניברסיטת תל אביב ובבית חולים סידר סיני בלוס אנג'לס.