חוקרי ETH פיתחו מתג גנים חדש שניתן להפעיל באמצעות תיקון ניטרוגליצרין זמין מסחרית המופעל על העור. יום אחד, החוקרים רוצים להשתמש במתגים מסוג זה כדי לעורר טיפולי תאים למחלות מטבוליות שונות.
הגוף מווסת את חילוף החומרים שלו באופן מדויק ורציף, כאשר תאים מיוחדים בלבלב עוקבים ללא הרף אחר כמות הסוכר בדם, למשל. כאשר רמת הסוכר בדם זו עולה לאחר הארוחה, הגוף מציב מפל איתות בתנועה כדי להחזיר אותו למטה.
אצל אנשים הסובלים מסוכרת, מנגנון רגולציה זה כבר לא עובד בדיוק כמו שצריך. לאלה שנפגעו יש יותר מדי סוכר בדם שלהם וצריכים למדוד את רמת הסוכר בדם שלהם ולהזריק את עצמם לאינסולין על מנת להסדיר אותו. זוהי גישה יחסית לא מדויקת בהשוואה למנגנון של הגוף עצמו.
הצטיידות בתאים עם פונקציות מיוחדות
מרטין פוסנגר הוא פרופסור לביוטכנולוגיה והנדסה ביולוגית במחלקה למדע והנדסה של מערכות ביולוגיות של ETH ציריך בבזל. עם המצב לעיל בראש, הוא וצוותו עובדים על טיפולי תאים מזה זמן. יום אחד, התקווה היא שטיפולים אלה יאפשרו להתייחס למחלות מטבוליות כמו סוכרת באופן אינדיבידואלי ומדויק – או אפילו לרפא.
אבל איך עובדים טיפולי תאים אלה? ראשית, החוקרים משנים תאים אנושיים על ידי שילוב רשת של גנים המעניקים לתאים יכולות מיוחדות. תאים אלה מושתלים מתחת לעור, למשל, והרשת מופעלת על ידי גירוי חיצוני ספציפי.
מתג מתאים הוא המפתח
לשם כך, החוקרים פיתחו מתגים מסוגים שונים במהלך השנים האחרונות. חלקם יכולים להיות נשלטים באופן חשמלי, אחרים עם אור, ואחד אפילו משתמשים במוזיקה של להקת הרוק הבריטית מלכה (ראו חדשות ETH).
החוקרים בבזל פיתחו כעת גרסה נוספת, שהציגו בכתב העת Journal External Page הטבע הנדסה ביו -רפואיתו
"מבחינתי הפיתרון הזה הוא מתג הגנים הטוב ביותר שהקבוצה שלי ואני בנינו עד כה", אומר פוסנגר. הסיבה היא שניתן להפעיל את המתג באמצעות ניטרוגליצרין החומר הפעיל המוערך, וכי אמצעי היישום-הדבקה של טלאי לעור-היא פשוטה מאוד. טלאים תואמים כבר זמינים לרכישה בגדלים שונים בכל בית מרקחת.
ניטרוגליצרין מתפזר במהירות מהכתם ולתוך העור, שם הוא נתקל בשתל המכיל תאי כליה אנושיים שהשתנו.
רשת מופעלת על ידי תחמוצת החנקן
תאים אלה מיירטים באופן ספציפי את הניטרוגליצרין ויש להם אנזים מובנה שממיר אותו לתחמוצת החנקן (NO), מולקולת איתות טבעית. בגוף, בדרך כלל אף אחד אינו גורם להתרחבות כלי הדם, מה שמוביל לעלייה בזרימת הדם. הוא מתפרק תוך מספר שניות ולכן רק משפיע על אזור מקומי מאוד.
התאים המושתלים משתנים כך שאף לא מפעיל את הייצור והשחרור של ה- GLP-1 Messenger Messenger, אשר בתורו מגביר את שחרור האינסולין על ידי תאי הבטא של הלבלב ובכך מווסת את רמת הסוכר בדם. GLP-1 גם מפעיל תחושת שובע, ובכך מפחית את צריכת המזון.
המתג החדש נוצר אך ורק ממרכיבים אנושיים – כלומר הוא אינו מכיל רכיבים ממינים אחרים.
זו תכונה חדשה ופורצת דרך. עם רכיבים ממינים אחרים, תמיד קיים סיכון להפעלת שווא, הפרעה לתהליכים של הגוף או לתגובות חיסוניות. "הנה, אנו יכולים לשלול זאת."
מרטין פוסנגר, פרופסור לביוטכנולוגיה והנדסה ביולוגית, המחלקה למדע והנדסה של מערכות ביולוגיות, ETH ציריך
ארסנל שלם של מתגים
בעשרים השנים האחרונות פיתח פרופסור ETH מתגי גנים שונים שונים, שחלקם מגיבים לטריגרים פיזיים כמו זרם, גלי קול או אור. לאיזה סוג יש את הסיכוי הטוב ביותר ליישם יום אחד?
"טריגרים פיזיים מעניינים מכיוון שאיננו צריכים להשתמש במולקולות המפריעות לתהליכים של הגוף עצמו", אומר הביוטכנולוג. הוא מסביר כי אותות חשמליים הם אידיאליים לבקרת מתגים ורשתות גנים באמצעות אלקטרוניקה ניידת כמו סמארטפונים או שעונים חכמים – ואז ניתן לשלב גם AI. "לכן אני חושב שלטיפולי תאים אלקטרוגנטיים יש את הסיכוי הטוב ביותר ליישום. מבחינת מתגים כימיים אני רואה את הפיתרון החדש כמי שנמצא במצב מוט", אומר פוסנגר.
עם זאת, התפתחות נוספת של טיפולי תאים אלה המבוססים על מתגי גנים היא תהליך מורכב וארוך. "פיתוח טיפול תאים לשוק בגרות לא רק לוקח עשרות שנים אלא גם דורש המון צוותים ומשאבים מספיקים", אומר החוקר. "אין קיצור דרך."
עד כה עבודתו של פוסנגר התמקדה בעיקר בטיפולי תאים לסוכרת, שהיא אחת המחלות המטבוליות הנפוצות בעולם, ומשפיעה על אחת מכל עשרה אנשים. "זו מחלת המודל שאנו עובדים איתה. עם זאת, עם זאת, ניתן גם לפתח טיפולי תאים למחלות מטבוליות, אוטואימוניות אחרות או אפילו נוירו -ניווניות – באופן עקרוני, לכל מה שדורש ויסות דינאמי." לדברי Fussenegger, תרופות רבות הן כמו פטיש המשמש להכות בבעיה בעיוורון. "לעומת זאת, טיפולי תאים פותרים את הבעיה באופן דומה לגוף", הוא אומר.
