יום שישי , מאי 25 2018
בית » חדשנות » להנדס מחדש את אבני הבניין של הטבע

להנדס מחדש את אבני הבניין של הטבע

מאת: מערכת הבלוג

אודות הכתב

ד"ר מירה עמירם היא בעלת תואר ראשון בכלכלה ובמדעי המחשב, תואר שני בכלכלה ותואר שני בהנדסת ביוטכנולוגיה מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב. את הדוקטורט שלה ערכה באוניברסיטת דיוק בארצות הברית בתחום ההנדסה הביו-רפואית ואת הפוסט-דוקטורט באוניברסיטת ייל בתחום הביולוגיה הסינתטית. ד"ר עמירם חברה במחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה ע"ש אברם וסטלה גולדשטיין-גורן באוניברסיטת בן-גוריון בנגב וזכתה לאחרונה במענק היוקרתי לחוקרים צעירים של המועצה האירופית למחקר

הרבה פעמים שואלים אותי מה עושים אצלי במעבדה? אני אוהבת לענות שאני, ושאר הצוות, משחקים בלגו. ולכל מרימי הגבה, לא מדובר בקוביות הדניות, אלא בלגו ביולוגי. למען האמת, אנחנו לא רק משחקים בלגו, אנחנו גם בונים אותו. אבני הבניין שלנו נקראות חומצות אמינו ומה שאנחנו בונים בעזרתן הם החלבונים שמהווים את הבסיס לכל פעילות ביולוגית.

כל  מה שרציתם לדעת על חומצות אמינו ולא העזתם לשאול

חלבונים מבצעים חלק גדול מהפעילות הביולוגית בגוף שלנו ובטבע בכלל, וכל חלבון בנוי משרשרת של חומצות אמינו. יש 20 סוגים של חומצות אמינו שונות, כאשר ה"מתכון" לבניית כל חלבון וחלבון (שאורכו בין עשרות למאות חומצות אמינו) ניתנות על ידי ה- DNA של כל יצור חי. החלבונים המיוצרים הם אנזימים שאחראים על פעילויות שונות בתא, נוגדנים שעוזרים לגוף להילחם במחלות, חלבונים שיכולים לעטוף תרופות ולשגר אותן ליעדן בגוף ועוד.

עד כאן ביולוגיה בסיסית.

במחקר שאנו עורכים במעבדה, אנחנו מנסים להוסיף עוד חומצות אמינו מעבר ל- 20 הטבעיות, או בחזרה לדוגמת הלגו: תחשבו שקיבלתם קוביות לגו בצורות חדשות שלא הכרתם עד כה. ההנחה היא שבאמצעות אבני בניין לא טבעיות נוכל להקנות תכונות חדשות ומועילות לחלבונים.

מעבדות ביוטכנולוגיה

אבל איך מכניסים אבני בניין לא טבעיות לחומר טבעי? צריך להנדס את מערכות ייצור החלבונים של התא כך שיוכל לזהות אותן. הטכנולוגיה הבסיסית לכך פותחה כבר לפני כ- 20 שנה והמחקר בתחום ממשיך כך שיישומים רבים מפותחים במעבדות בארץ ובעולם. ייחודו של המחקר במעבדתנו הוא בפיתוח מערכות שיאפשרו שילוב טוב ויעיל יותר של אבני הלגו, או של החומצות האמינו סינטטיות – כך שנוכל לשלב יחידות רבות של חומצה סינטטית בחלבון אחד ולמקסם את ההשפעה על פעילותו.

 מהנדסים את ה-DNA

לצורך כך אנו משתמשים בחיידקים מיוחדים עם קוד DNA השונה מכל ייצור חי אחר, שהונדסו על ידי פרופ' פארן איסאקס, ראש המעבדה שבה ביצעתי את מחקר הפוסט הדוקטורט שלי. בעזרת חיידקים אלו, ושיטות להנדסת DNA, הצלחנו לפתח מערכות יעילות ביותר המשלבות עשרות חומצות אמינו סינטטיות בחלבונים.

מחקר מהסוג הזה משלב ידע בסיסי בביולוגיה וידע בהנדסה. אני, יחד עם חברי הצוות במעבדה שלי, משתמשים ביכולות אלו לתכנן חלבונים עם תכונות חדשות ואופטימליות, למשל: חומצות אמינו המגיבים לאור. הוספה שלהן לחלבון יכולה לעזור לנו לשלוט בפעילות שלו במרחב ובזמן באמצעות הקרנה פשוטה של קרן אור. או בפיתוח נוסף של חומצות אמינו "דביקות" שיכולות לעזור לנו לבנות תרכובות של תרופות יציבות יותר ופעילות יותר, או לאפשר חיבור חומרים פעילים שונים יחד. כך ניתן להנדס מערכות לשיגור ממוקד או הארכת החיים של תרופות, תרופות "חכמות" שניתן לשלוט בפעילותן, ושילוב של חומרים שונים למלחמה בזנים עמידים של חיידקים.

מחקרה של ד"ר עמירם שזכה במענק ה-ERC מתמקד בהנדסת מנגנון תרגום להפקת פולימר חלבון המגיב לאור. מטרת הפרויקט הוא לאפשר בנייה של ביו-חומרים וחלבונים שיכולים לשנות את תכונותיהם בתגובה לאור נראה. טכנולוגיה כזו תאפשר בעתיד לתכנן למשל מערכות להעברת תרופות שיישלטו באופן חיצוני על ידי החולה או הרופא.

רוצים לדעת עוד על המחקרים פורצי הדרך הנערכים בפקולטה למדעי ההנדסה? מפגש חשיפה לתחומי המחקר ולאפשרויות הלימוד של תארים מתקדמים בפקולטה למדעי ההנדסה ייערך ביום ג' 13.3.18 בשעה 17:00 באולם ולובי בניין המכון הלאומי לביוטכנולוגיה בנגב ע"ש אדגר דה' פיצ'וטו ומשפחתו (41).

לפרטים נוספים ולהרשמה לאירוע, היכנסו לאתר >>

אודות מערכת הבלוג

מערכת הבלוג
ibgu.ac.il הינו בלוג חדשנות, מדע וטכנולוגיה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב.