שתף קטע נבחר
הכי מטוקבקות
    הנדסה גנטית - בחזרה לעתיד
    צמח זעיר, הבנוי כ"בובה רוסית" ומשמש כמזון לברווזים, עשוי להיות הדבר הבא בתעשיית הביוטכנולוגיה. קבוצת חוקרים ישראלית הצליחה להפוך אותו למכונה אמינה וזולה לייצור חלבונים מהונדסים

    צמח מים נטול זוהר, המהווה מזון אהוב על ברווזים ועופות מים אחרים, עשוי למלא תפקיד חשוב בתעשיית התרופות. הוא צף ומתפרס על פני משטחי מים מתוקים ושקטים במקומות שונים בעולם, והוא יכול להוות בית גידול מתאים לתרופות חלבוניות כגון אינסולין, או לתרכיבי חיסון ונוגדנים שפוטנציאל המכירות שלהם מגיע למיליארדי דולרים בשנה. זהו צמח עדשת המים, הידוע יותר בכינוי "עשב הברווז", המעיד על חיבתם הרבה של בעלי כנף שרואים בו מזון טעים ומזין.

     

    עדשת המים גדלה בקצב מהיר במיוחד, והיא מכילה כמות גדולה של חלבונים. בדרום מזרח אסיה היא משמשת מזון בסיסי לדגים ולחיות משק שונות. יכולתה לספוג כמויות גדולות של חומרים מהמים מנוצלת בארה"ב לניקוי מי שופכין. אך ההזדמנות העסקית האמיתית של הצמח הרב-תכליתי הזה ממתינה בתעשיית התרופות.

     

    כדי להפיק חלבונים המשמשים כתרופות, משתמשות חברות התרופות בדרך כלל במערכות ביולוגיות, ה"יודעות" לייצר

    חלבונים. כדי לרתום אותן למלאכה מחדירים המדענים גן המקודד את החלבון הרצוי, למשל אינסולין של בני אדם, לתוך מערכת חיה - חיידק, תא של יונק או צמח. בשלב זה הם מאפשרים למערכת לצמוח ולייצר את החלבון, שאותו מבודדים בסוף התהליך.

     

    אך לכל המערכות הקיימות להפקת חלבונים המשמשים כתרופות - כמו לכל דבר אחר בחיים - יש גם חסרונות. החיידקים לא תמיד יכולים לייצר חלבונים בעלי מבנה מתאים לגוף האדם. תאי יונקים אמנם מסוגלים לייצר (בתרבית) חלבונים המתאימים לאדם, אך כדי שיוכלו לעשות זאת הם "דורשים" תנאי סטריליות, שעלותם יכולה להגיע למאות מיליוני דולרים. ואת שתי המערכות האלה קשה לקיים ולהפעיל ביעילות בקנה מידה תעשייתי.

     

    מחפשים פתרונות בצמחים

    בחיפוש אחרי מערכת זולה וגדולה יותר פונה תעשיית התרופות לצמחים מהונדסים, כגון תירס וטבק, אשר אינם נדבקים בנגיפים ובטפילים שונים, העלולים לפגוע בתאי יונקים. אך הצמחים המהונדסים האלה נתקלים בהתנגדותם של אלה החוששים מהשפעותיהם הלא ידועות של צמחים מהונדסים על הסביבה.

     

    כאן בדיוק עולים יתרונותיו של צמח עדשת המים. הצמח הזעיר הזה מצטיין בקצב הגידול המהיר בעולם הצומח. הוא יכול להכפיל את הביומאסה שלו תוך פחות מ-48 שעות. הוא גדל יפה באור מלאכותי, במים פשוטים המכילים כמה מינרלים, כאשר מקור הפחמן היחידי שלו הוא הפחמן הדו-חמצני שבאוויר.

     

    סיכום התכונות האלה אומר שאפשר לגדל אותו בתוך בניין, בעזרת ציוד זול ופשוט יחסית, וללא חשש מהשפעה על הסביבה. העובדה שהוא משמש מזון לחיות משק מעלה אפשרות, שעדשת מים מהונדסת, אשר תכיל חלבונים חיסוניים, תוכל בעתיד לשמש לחיסון שיינתן כמזון לצאן, עופות משק, דגים, ואולי אפילו לבני אדם. שיטה זו של מתן תרופות וחיסונים דרך הפה עשויה לחסוך את התהליך היקר של הפקת החלבונים, ולהוזיל את התרופות.

     

    אבל אם אלה הם אכן פני הדברים, מדוע תעשיית התרופות אינה מנצלת את מלוא יתרונותיה של עדשת המים? הבעיה היא במבנה הצמח הזעיר, המזכיר בובה רוסית, המכילה בתוכה בובה שנייה, המכילה בתוכה בובה שלישית, וכך הלאה. בדומה למבנה הזה, בכיס הצמיחה של עדשת המים מצויים עלי הדורות הבאים של הצמח, כשכל אחד מהם נושא כמה דורות עתידיים. מבנה לא שגרתי זה מקשה על הניסיונות להנדס את עדשת המים באופן ישיר: גנים שמוחדרים לעלי הצמח אינם מצליחים לעבור לעלי הדורות הבאים, כך שתוך דור או שניים, הירקה המהונדסת "שוכחת את תלמודה", חוזרת לגרסתה הטבעית המקורית, וחדלה מלייצר את החלבון המבוקש.

     

    לפרק את הבובה הרוסית

    כאן בדיוק נכנסו לתמונה פרופ' מאיר אדלמן וחברי קבוצת המחקר שלו במחלקה למדעי הצמח במכון ויצמן למדע. במאמץ שנמשך כעשר שנים עלה בידם לפרק את ה"בובה הרוסית" של עדשת המים, ולהפוך את הצמח למכונה אמינה וזמינה לייצור חלבונים. בתחילה השתמש פרופ' אדלמן בעדשת המים במחקריו בתחום הפוטוסינתזה, התהליך שבאמצעותו הצמחים מייצרים חומרים עתירי אנרגיה בסיוע קרינת השמש. רק בהמשך התברר לו שמצא מכרה זהב לתעשיית הביוטכנולוגיה.

     

    כדי "לאלף" את עדשת המים הסוררת משתמשים פרופ' אדלמן וחברי קבוצת המחקר שלו בקוקטייל של הורמונים וחומרים נוספים, המחזירים את תאי איזור הצמיחה של הצמח אל השלב העוברי שלהם, לפני שהם מתמיינים ו"מתמחים" בביצוע תפקידים מוגדרים בצמח הבוגר. במצבם העוברי הזה הם יוצרים גוש ירוק חסר צורה שאפשר להנדס אותו באופן אמין. לאחר שהם מחדירים לתוכם את הגנים הרצויים, משגרים המדענים את תאי הגוש בחזרה לעתיד: הם מתכנתים אותם מחדש כדי לשחזר את יכולתם להתמיין ולהפוך לצמח בוגר.

     

    כל תאי הצמח החדש הזה כוללים את הגן שמקודד את החלבון הרצוי, כך שכל הדורות הבאים של הצמח ימשיכו להפיק אותו.יחד עם שותפים מהתעשייה פיתח פרופ' אדלמן זן חדש של עדשת מים הקרוי "ענק". זן זה גדול פי שניים מצמח עדשת מים רגיל, יש לו מנה כפולה של די-אן-אי, והוא מייצר בהתאם יותר חלבונים. החוקרים מקווים, ש"ענק" יעזור להפוך את עדשת המים העדינה לתעשייה ענקית.

     

    לפנייה לכתב/ת
     תגובה חדשה
    הצג:
    אזהרה:
    פעולה זו תמחק את התגובה שהתחלת להקליד
    צילום: איי פי
    הגנטיקה בשירות האדם (איור אילוסטרציה)
    צילום: איי פי
    מומלצים