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.