Page 14 - מגזין הטכניון | סתיו 2011

ÁÂ˙ÈÙ ¯˜ÁÓ 14
ד“ר רועי עמית, חבר סגל חדש
בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה
ומזון, הצליח לבנות בחיידק ”אבן
רוזטה ביולוגית“. על הפיתוח החשוב,
שהושג בשיתוף פעולה עם חוקרים
, שם עשה ד“ר עמית אתCalTechב-
הפוסט-דוקטורט שלו, דיווח כתב
. Cell העת המדעי
צוות החוקרים הצליח לפתח הבנה
חדשה של פעילות המעצמים
קצרים DNA ( - רצפיEnhancers)
השולטים ברמת הביטוי של גנים ביצור החי. אלה הם אובייקטים
מודולריים המסוגלים לבצע אינטגרציה של אותות המגיעים מן
הסביבה הפנים-תאית.
”בשנים האחרונות מתחילה להתבהר תמונה חדשה של הגנום,
לפיה הגנום הוא כלי מורכב לאיחסון מידע ולהפצתו,“ מסביר ד“ר
עמית. ”אחת התגליות המרכזיות בביולוגיה בעידן הפוסט-גנומי
היא העובדה שהשוני המהותי בין אורגניזמים - למשל בין עכבר
לאדם - אינו נובע מגנים אלא משוני בביטוי שלהם. הביטוי הגנטי
תלוי באלגוריתם, או תכנית, הקובעים מתי והיכן יבוטא הגן. זו
בדיוק פעולתם של המעצמים, שהם עצמם אינם גנים.
”מטרת המחקר שלנו היא הפיענוח של אותה תכנית המבקרת
את התהליך, ושימוש בידע זה לפיתוח יישומים רפואיים. כדי
לעשות זאת אנו מפתחים את ’אבן הרוזטה‘ של הבקרה הגנטית,
כלומר - כלי שיאפשר לנו לפענח את מנגנון הבקרה האמור, ויותר
מזה, ’לפרוץ‘ למנגנון הבקרה של יצורים חיים ולשנותו. בדרך זו
’נכתוב‘ תוכניות חדשות, שלא קיימות בטבע, למטרות רפואיות,
סביבתיות ועוד.“
ÌÈÈÁ‰ ÈÚ„Ó· ˘„Á ÛÚ
ביולוגיה סינתטית היא ענף חדש במדעי החיים. היא פועלת
מתוך גישה מכוננת, בשאיפה להשתמש ברכיבים ביולוגיים לכינון
מערכות ביולוגיות חדשות שאינן קיימות בטבע. ”בענף זה של
הביולוגיה אנחנו מבקשים להשתמש בידע שלנו ליצירת פונקציות
ביולוגיות. דרך העבודה הבסיסית בביולוגיה סינתטית היא שימוש
ברכיבים גנומיים מאופיינים וב‘חיווטם‘ זה לזה בארכיטקטורות
חדשות; פיתוח דפוסים המבוססים על מודלים תרמודינמיים;
ולבסוף, ניתוח הפלט. תהליך זה מאפשר לחוקרים בתחום זה
לחלץ עקרונות תכנות בסיסיים, שבאמצעותם ניתן לתרגם את
הארכיטקטורה ואת הרצף לאלגוריתמים ממוחשבים.“
הראו ד“ר עמית ועמיתיו כי ביכולתם להשתמש Cellבמאמר ב-
בגישה זו לפיתוח הבנה חדשה של אובייקטי הבקרה )המעצמים(
בקרב חיידקים. הם הראו שניתן לבנות מעצמים מלאכותיים
ופונקציונליים, ובאממצעותם לפתח מודל ביופיזיקלי של תכנית
הבקרה, מודל שהוא מעין ”שפת מכונה“.
החוקרים מציינים כי פעילות המיחשוב המתרחשת בהקשר
זה מזכירה תהליכים חישוביים אנלוגיים יותר מאשר תהליכים
דיגיטליים. ”אבן הרוזטה הזאת, בהקשר החיידקי, איפשרה לנו
לנסח הבנה חדשה, או מודל איכותני, לדוגמאות רבות של מעצמים
בחיידקים בטבע. כעת נוכל להבין, לפחות באופן חלקי, כמה
מהתכניות הטבעיות שעדיין לא פוענחו.“
אבן הרו זטה של הביטו י הגנטי
מערכת ההפעלה של אלוהים
כיצד אדם נעשה מדען? במקרה של ד“ר עמית, התשובה פשוטה יחסית. ”אני
חושב שנולדתי כך“, הוא אומר. ”מי שעודד אותי היה סבי מצד אמי, רפאל
בלגור. הוא היה איש חינוך שעסק בתחום הדיסלקציה. בתחילת דרכו היה שחקן
ב“הבימה“, ובהמשך - לוחם בבריגדה, מספר סיפורים, מרצה, איש ספר. הוא עורר
בי סקרנות מדעית ודיבר בהערצה על מדענים. אני הייתי הנכד הבכור שלו.“
ממערכת החינוך, לעומת זאת, אין לו זכרונות מרשימים. ”הלימודים בישראל לא
השאירו עלי את חותמם, למעט מורה מיוחדת מאוד, שלימדה אותי הסטוריה
ואזרחות ב‘ריאלי‘ - מרים מיקולובסקי ז“ל. כאשר הייתי בן 31 נסעה משפחתי לניו
ג‘רזי, ארה“ב, וגם שם בית הספר לא היה להיט, למעט הכדורגל, טניס ויריד המדע
שהתקיים אחת לשנה. באחת מחופשותי בארץ בניתי עם סבי מטוסים מנייר.
תכננו הכל - משקל, אורך כנף וכו‘. כשחזרתי לבית הורי בניו-ג‘רסי, אבי הביא
לי תוכנה שעשתה התאמה בין הנתונים וכך אפשרה לי לתכנן טיסן נייר משופר.
ההצלחה בשנה הזו הגבירה את התיאבון, ובקיץ הבא שכללתי את הפרויקט.
בניתי זרוע מעץ, שתשגר את המטוסים בעצמה, והתחלתי לחקור טיסנים מעץ
בלזה. אף על פי שפרויקט זה היה שיפור ניכר של הגרסה מנייר, השופטים ביריד
לא העריכו את זה ולא העבירו אותי הלאה. בשנה שלאחר מכן איבדתי עניין, אבל
המורה למדע הכניס את הפרויקט לתחרות - ודווקא אז הפרויקט זכה בפרסים
ללא השתתפותי הפעילה. זו הייתה אכזבה מרה, אבל גם שיעור חשוב לגבי אופיו
של עולם המדע האמיתי.“
את לימודי התואר הראשון, בפיסיקה, הוא זוכר כתקופה מאתגרת. ”היצירתיות
והמחקר תמיד משכו אותי יותר מאשר הלימוד הפרונטלי בכיתה.“ עם סיום
לימודיו לתואר הראשון הוא חזר לארץ, שירת בצה“ל ואחר כך עשה תואר שני
במכון ויצמן, שם התחיל להתעניין ב“מערכת ההפעלה של אלוהים“, כהגדרתו.
במהלך הדוקטורט )אז עשה הסבה לביולוגיה( הכיר את אשתו, נעמי, שעשתה
דוקטורט בביולוגיה. את הפוסט-דוקטורט עשה בביולוגיה סינתטית - ”תחום
שמכריח אותנו לבנות מערכות חדשות, וכך לבחון אם אנחנו באמת מבינים מה
שנדמה לנו שאנחנו מבינים. הוא גם מאפשר לנו לשאול מדוע האבולוציה ננעלה
על דפוסים ספציפיים.“ ד“ר עמית מאמין שהביולוגיה הסינתטית תביא לפיתוח
תרופות חכמות למחלות שהיום הן חשוכות מרפא. ”נוכל אולי לאפשר לאנשים
לראות צבעים חדשים, לפתח חיידקים שיעזרו לנו לפנות שדות מוקשים ישנים,
ואולי אפילו לפתח חיידקים שמייצרים דלק לחלליות במהלך מסען. זה אולי
נשמע מדע בדיוני, אבל אני מנסה לצקת תוכן אמיתי לתוך האשליה והחלום.
הטכניון הוא פלטפורמה אידיאלית לכך, משום שהוא בית ספר להנדסה עם קשר
טוב לתעשייה. זהו תחום חדש וחדשני שיכול להיות ההיי-טק של הביו-טק.“
הביולוגיה הסינתטית היא ההיי-טק של הביו-טק. ד“ר רועי עמית
ד “ ר ר ו ע י עמ י ת מפצח את מ נ ג נ ו ן הפע ו לה של הבקרה ה ג נ ט י ת ,
במטרה לאפשר התע ר ב ו ת במ נ ג נ ו ן ז ה ל צ ר כ י ם רפ ו א י י ם ו אחר י ם