כיצד חיידקים הופכים נגיפים עוינים לבעלי ברית? מחקרה של פרופ' ענת הרשקוביץ נבחר לתוכנית מפ"צ היוקרתית של הקרן הישראלית למדע

פרופ' ענת הרשקוביץ נבחרה לקבל את מענק מפ"צ של הקרן הישראלית למדע, תוכנית המחקר היוקרתית ביותר של הקרן, שמיועדת לממן מחקרים עתירי סיכון ובעלי פוטנציאל מהפכני. פרויקט המחקר של פרופ' הרשקוביץ, אחד מ-11 פרויקטים בלבד שנבחרו למפ"צ השנה, מבקש להגדיר מחדש את מערכת היחסים בין חיידקים מסוכנים לנגיפים שנחבאים בדנ"א שלהם.

בגנום של כמעט לכל חיידק גורם מחלה ניתן למצוא רצפים גנטיים של נגיפים חבויים שמועתקים על פעם שהחיידק משכפל את ה-DNA שלו ומתחלק. הנוסעים הסמויים הללו בדרך כלל אינם בני לוויה תמימים. אלה הם "פאגים", נגיפים תוקפי חיידקים שמסוגלים להיחלץ מהגנום, לפנות נגד החיידק המארח אותם ולהשתכפל במהירות, עד שתא החיידק מתפוצץ מבפנים ומפיץ המוני עותקים של הנגיף לסביבה. כאשר חיידק פולש לגוף האדם, הוא נחשף לסביבה עוינת שאמורה לעורר בדיוק את מצב העקה שאמור לעורר את הנגיפים הרדומים בתוכו ולהביא למותו. שאלת המחקר שמעסיקה את פרופ' הרשקוביץ כבר יותר מעשור היא מדוע תגובה זו לא מתרחשת - מה מונע מהנגיפים שנחבאים בדנ"א של חיידק מעורר מחלה להגיב להתקפה של מערכת החיסון על החיידק המארח אותם?

התשובה שהמעבדה שלה ביססה במשך יותר מעשור של מחקר של החיידק הקטלני Listeria monocytogenes - שגורם למותם של כרבע מהנדבקים בו - היא שהתלכדות האינטרסים של הנגיף והחיידק הפכה את הנגיפים הללו למשתפי פעולה עם הליסטריה. במצב תקין, רקמות גוף האדם נקיות יחסית מחיידקים. לכן, אם הנגיף יהרוג את החיידק לאחר כניסתו לגוף, הוא עשוי להתקשות למצוא חיידקים אחרים להדביק. ואכן, מחקריה של פרופ' הרשקוביץ עד היום הראו כי לפאגים החבויים בגנום של חיידקי ליסטריה יש תפקיד נוסף: הם אכן מגיבים לשינויים שעוברים על החיידק עם חדירתו לגוף ומשתחררים מהגנום, אבל במקום להפעיל את מערך "כלי הנשק" המלא שלהם שיביא למות החיידק עצמו, הם משמשים כ"מתג מולקולרי" כחלק ממנגנון משוכלל שמסייע לחיידק בפלישה.

פרויקט המפ"צ מבקש לבחון עד כמה שיתוף הפעולה הזה הוא נפוץ, ואילו תפקידים הוא ממלא ביכולת של חיידקי ליסטריה לגרום לנו להרעלות מזון חמורות. מרבית זני הליסטריה שגורמים להתפרצויות מחלה חוזרות ונשנות במקומות שונים בעולם נושאים יותר מזן נגיף אחד חבוי בגנום שלהם. כל אחד מאותם נגיפים מצויד בכלים להרוג את החיידק. אבל אף אחד מהם לא עושה זאת, לפחות לא בחיידקים שמצליחים להדביק בני אדם. הפרויקט של פרופ' הרשקוביץ מבקש לבחון כיצד נגיפים אלה "תוכנתו מחדש" כדי לתקשר זה עם זה ועם החיידק המארח שלהם, התאמה מסונכרנת שממלאת תפקיד משמעותי ביכולת של זני חיידקים להפוך לקטלניים. הצלחת הפרויקט תבסס את שיתוף הפעולה הזה גם בתור עקב אכילס חדש של החיידק: תרופה שתשבש את התיאום המדויק בין הנגיפים השונים עשויה להפנות את בעלי הברית של החיידק נגדו ולהרוג את החיידק מבפנים – בלי להפריע לתפקוד התקין של תאי האדם מסביב.

תוכנית מפ"צ היא התוכנית היוקרתית ביותר של הקרן הישראלית למדע. היא נוסדה בהשראת המענקים של מועצת המחקר האירופית (ERC) לחוקרים ותיקים, ומיועדת לממן מספר מצומצם של מחקרים בתקציבים גבוהים בהרבה מהמקובל בתקציבי המחקר הרגילים של הקרן. הבחירה בזוכות ובזוכים משקללת את החדשנות המחקרית של הפרויקט יחד עם הרקורד המקצועי הקודם של המועמדים. מלבד פרופ' הרשקוביץ, עשרה מענקי מפ"צ נוספים בלבד הוענקו השנה – שבעה מתוכם לחוקרות וחוקרים בתחום מדעי החיים.

לצד פרופ' הרשקוביץ, מענק מחקר יוקרתי נוסף הוענק לפרופ' דן פאר, אחד מחלוצי המחקר של תחום הננו-רפואה והפיתוח של שיטות מתקדמות להובלה ממוקדת של תרופות ליעדים שונים בגוף, במסגרת תוכנית "מבריא" לשיתוף פעולה בין חוקרים באקדמיה לרופאים בבתי החולים. המענק ניתן לפרופ' פאר, יחד עם ד"ר מיכל לוטם מבית החולים הדסה, על מחקרם המשותף אימונו-תראפיה תוך גופית על-ידי שימוש בננו-חלקיקים הכולאים מטען כפול של נגזרות RNA.

מלבדם, שמונה מחוקרי בית הספר שמוניס זכו במענק אישי של הקרן הישראלית למדע:

פרופ' עדי שטרן, שמעבדתה חוקרת את מרוץ החימוש האבולוציוני בין נגיפים למארחיהם, קיבלה תמיכה במחקרה בנושא "חדשנות אבולוציונית בבקטריופאג'ים מסוג RNA".

פרופ' טל פופקו, המתמחה בפיתוח כלים חישוביים למחקר של אבולוציה מולקולרית, נבחר עם פרויקט שעוסק ב"הסקת עימוד רצפים באמצעות בינה מלאכותית בשילוב הדמיות רצף מציאותיות המבוססות על מודלי אינדלים".

פרופ' מרסלו ארליך, שחוקר את האופנים השונים בהם תאים מגיבים להידבקות בנגיף, קיבל מימון לפרויקט בשם "ויסות PKR אנושי על-ידי אונקופרוטאינים נגיפיים: השלכות על יצירת גידולים ווירותרפיה אונקוליטית".

ד"ר דניאל בן הלוי, שעוסק במנגנונים בתוך התא שמכתיבים אילו חלבונים התא ייצר, מתי והיכן, קיבל מענק על פרויקט הבוחן "האם החלבון קושר ה-RNA CNBP מסייע לתרגום המתרחש על פני הממברנה החיצונית של המיטוכונדריה?"

פרופ' אילה למפל, שמפתחת "נוזלים חכמים" בהשראת תהליכים ביולוגיים, קיבלה מימון למחקר בנושא "קואסרבטים ביו-מולקולריים כמיקרו-מפעלים אנזימטיים: פענוח הרגולציה של ראקציות בתאים סינתטיים נוזליים".

פרופ' אביגדור אלדר, מומחה להתנהגות חברתית של חיידקים וחקר התקשורת ביניהם, זכה במימון למחקר הבוחן את "התפקוד הבקרתי של מערכת הטוקסין-אנטיטוקסין MazEF בבאצילוס סאבטיליס וחיידקים גראם חיוביים נוספים".

פרופ' ורד פדלר-קרוואני, שמתמחה בהבנת האופנים בהם מערכת החיסון "קוראת" ומזהה מולקולות סוכר בתאים, שנקרא "תפקיד הגליקוזילציה בתרנוסטיקה של מחלות דלקתיות".

פרופ' עירית גת-ויקס, שמעבדתה מפתחת מודלים חישוביים מתקדמים להדמיית מחלות מורכבות, קיבלה מימון לפרויקט המבקש לבסס "מודל ביטוי גנים כללי לרפואה מותאמת אישית".