Page 17 - מגזין הטכניון | סתיו 2006

Á Â ˙ È Ù Â † ¯ ˜ Á Ó
±∑
˙ÈÂȈÂÏ·‡†Í¯„≠˙ˆÈÙ˜
˙ÈË‚†‰¯˜·†ÈÂ‚Ó†Ï˘†˙ÂÁ˙Ù˙‰†ÈÎÈω˙†˘ÈÁÓÓ‰†¨Â‚ÂÒÓ†Ô¢‡¯†ÈÂÒÈ†Âڈȷ†ÔÂÈÎË·†Ìȯ˜ÂÁ
צוות משותף של חוקרים מהטכניון
ומהאוניברסיטה העברית הצליח לפתח, בשיטות
של הנדסה גנטית, צמחים החסינים לקוטלי
עשבים. כך דיווח לאחרונה כתב העת המדעי
. הצוותNature Biotechnology היוקרתי
כולל את פרופסור אהוד קינן והדוקטורנטים
אבידור שולמן ואירה בן-שיר מהפקולטה לכימיה
בטכניון, ואת פרופסור שמואל וולף והדוקטורנטית
יעל וייס מהפקולטה למדעי החקלאות, המזון
ואיכות הסביבה באוניברסיטה העברית, רחובות.
בשלב הראשון פיתחו החוקרים קוטל עשבים
חדש, אשר ניתן לפרקו על ידי נוגדן קטליטי
ן של אותו ֶספציפי. לאחר מכן הם שיבטו את הג
Arabidopsisנוגדן בעשב בשם תודרנית לבנה )
(. לבסוף הראו המדענים שצמחיםthaliana
טרנסגניים )צמחים שהוחדרו להם גנים זרים(
עמידים לחלוטין לקוטל העשבים החדש.
"מניעת צמיחתם של עשבים הינה משימה קשה
חוקרים בטכניון פיתחו שיטה חדשנית לחקר המנגנון המאפשר
התפתחות מהירה יחסית של מנגנוני בקרה גנטית. כך מדווח כתב העת
. החוקרים, פרופסור ארז בראון מהפקולטה לפיסיקה וד"רGenetics
נעמה ברנר מהפקולטה להנדסה כימית, מסבירים כי השיטה שפיתחו
משלבת ניצול טכנולוגיות גנטיות מודרניות עם טכניקות קלאסיות
לגידול תאים, שפותחו בשנות החמישים של המאה הקודמת.
"במהלך האבולוציה נוצרים זנים חדשים ומורכבים שהינם תוצאה של
שינויים במבנה המערכת הגנטית, ובמרכזם - שינויים בלוגיקה של
מערכות הבקרה האחראיות להפעלת הגנים," מסבירים החוקרים. "ידוע
כי השינויים האמורים נוצרים על ידי חיווט שרירותי של מעגלים גנטיים,
אולם לא ידוע כיצד מצליחים התאים להטמיע שינויים כה גדולים
ומהירים בבקרה של גנים החיוניים לתיפקודם.
"הניסויים שביצענו מראים כי תאי שמרים, שעברו חיווט שרירותי כזה,
מצליחים להסתגל תוך זמן קצר ללוגיקת הבקרה החדשה ולתפקד
באופן אופטימלי. התופעה מדהימה משום שכל התאים, ולא רק תת-קבוצה
קטנה שלהם, מסתגלים במוקדם או במאוחר; לפיכך, זמן ההסתגלות של
האוכלוסייה כולה )פחות מעשרה דורות( קצר בהרבה מזה הדרוש להסתגלות
גנטית 'רגילה' )דרך מוטציות אקראיות(. מהירות ההסתגלות, כמו גם הצלחת
התהליך, מצביעים על כך שאין מדובר בהסתגלות אבולוציונית רגילה
ואקראית. הניסוי גילה כי ההסתגלות האמורה משלבת למידה עם זיכרון
)בדומה לתהליכי למידה וזיכרון במערכת עצבית( - כך שיכולת התפקוד
במצב החדש מועברת בתורשה על פני דורות רבים.
זוהי הפעם הראשונה שהיכולת האמורה - יכולתו של גנום פשוט לייצר
מורכבות על ידי הטמעת תהליכי חיווט-מחדש של המערכת הקיימת,
וללא שינוי במספר הגנים - מודגמת בניסוי מעבדה. עבודה זו פותחת
אפשרות לחקור את התהליכים הביולוגיים המאפשרים לתא, בניגוד
למערכות מהונדסות כמו המחשב, לפתח תבניות מורכבות מתוך רכיבים
קיימים, כפי שניתן לראות בטבע.
∫ÈÎÙ‰Ó†ÁÂ˙ÈÙ
ÌÈ·˘Ú†ÈÏ˘φÌÈÈÒÁ†ÌÈÁÓˆ
ויקרה," מסביר פרופסור קינן. "זוהי אחת הבעיות
המרכזיות בחקלאות המודרנית, שכן עשבים
עשויים להזיק לא רק לצמחי התרבות, אלא גם
לבעלי חיים."
השיטות המסורתיות של פיתוח זנים עמידים
לקוטלי עשבים מבוססות על טיפוח צמחים
והכלאה בין צמחי תרבות לבין צמחים בעלי
עמידות טבעית. לאחרונה החל גם שימוש
בסלקציה של תרביות תאים, במטרה ליצור
גידולים חסינים.
פרופסור קינן ושותפיו התמקדו במחקר הנוכחי
בקוטלי עשבים ממשפחת הקרבמאטים,
הנמצאים כיום בשימוש מסחרי כמעכבי נביטה.
חקר הנוגדנים הקטליטיים הוא בעיקרו תחום
מחקר כימי, אשר מנצל את המגוון העצום של
מולקולות-נוגדן שונות במערכת החיסונית ואת
אפשרויות התיכנות שלהם. תחום זה ממוקם
במימשק שבין מדעי הכימיה והאימונולוגיה.
במהלך שני העשורים האחרונים כבר נרשמו
בתחום יצירתי זה הצלחות ביצירת נוגדנים
( ליותרmonoclonal antibodiesחד-שבטיים )
מ-001 תגובות כימיות. הרשימה ההולכת וגדלה
של יישומים מועילים כוללת סינתזה אורגנית
(, הבנהbiosensingסלקטיבית, חישה ביולוגית )
מנגנונית של ביו-קטליזה ושל האבולוציה שלה,
ויישומים רפואיים, לרבות כימותרפיה נגד סרטן.
הצלחת החוקרים בפיתוחם של צמחים חסינים
לקוטלי עשבים, ממחישה את האפשרויות שטרם
יפּ שלִנוֹטֶנחקרו - השיפור הפנים-גופי של הפ
האורגניזם על ידי שימוש בגן המקודד את הנוגדן
הקטליטי לתוך הגנום של אותו אורגניזם. המסר
המרכזי הוא שנוגדן קטליטי, אשר תוכנן ויוּצר
כהלכה, יכול לפתור כל בעיה אשר ניתן להגדירה
במונחים של תגובה כימית. כיוון מחקר זה מציע
אפשרויות אטרקטיביות בביוטכנולוגיה, בתעשייה
הכימית, בחקלאות וברפואה.