מחקר ישראלי בין עשרת המשפיעים של Nature

כתב העת המדעי Nature בחר בפרופסור יפעת מרבל ממכון ויצמן למדע לאחת מעשרת החוקרים המשמעותיים ופורצי הדרך של שנת 2025, בזכות מחקרה שחשף היבט חדש של מערכת החיסון בתוך ה”אשפה” של התא. את רשימת Nature’s 10 מרכיבים עורכי כתב העת כדי לציין מגמות מרכזיות במדע, בטכנולוגיה ובהנדסה, ולהראות כיצד מדענים מעצבים את עתידנו.

חלבון פעיל מורכב מרצף ארוך מאוד של חומצות אמיניות, מעין שרשרת ארוכה שהופכת פעילה כשהיא מתקפלת לפקעת תלת ממדית. בחודש מרץ השנה פרסמה מרבל מחקר פורץ דרך שחשף כי במרבית החלבונים בגוף, הרצף הזה גולל גם רצפים של חלבונים קצרים (פפטידים) בעלי פוטנציאל להשמדת חיידקים. הפפטידים הללו יכולים להשתחרר מהחלבון הגדול ולהיכנס לפעולה באמצעות הפרוטאזום – קומפלקס חלבונים גדול המוכר בעיקר בשל תפקידו המרכזי בפירוק ובמיחזור של חלבונים שסיימו את תפקידם. המעבדה של מרבל מתמחה ב”חיטוט” בפסולת התאית הזו, שבאמצעותה, לטענתם, אפשר לפצח תעלומות חשובות לגבי ההתנהגות של תאים בריאים וחולים.

כלי הבילוש המרכזי במעבדתה של מרבל מאפשר לה לזהות את תוצרי הפירוק הטמונים בתוך הפרוטאזום, ולאורך שנים של מחקר הצטבר במעבדתה מאגר עצום של מידע אודות תוצרי הפירוק של תאים בכל מני מצבים. כשמרבל וצוות המחקר שלה החליטו לנתח את הנתונים שאספו לאורך השנים, חיכתה להם הפתעה: רבים מתוצרי הפירוק של הפרוטאזום היו זהים למקטעים שנמצאו במחקרים קודמים כפפטידים אנטי-מיקרוביאליים – כלי הגנה חשובים שנועדו לשמש קו הגנה ראשון נגד חיידקים, נגיפים ופטריות. הפפטידים הללו מגינים עלינו מפני פולשים במהירות ובאופן שוטף, בזמן שהגוף מגייס תגובה חיסונית משמעותית יותר.

במשך שנים היה ידוע שפפטידים אנטי מיקרוביאליים חבויים בתוך חלבונים אחרים וכי אנזימי חיתוך עוזרים “לשחרר” אותם כדי שיוכלו להיכנס לפעולה, אך הממצאים החדשים הראו כי למעשה הם מיוצרים ללא הרף בתא כחלק מהמנגנון השוטף של פירוק החלבונים בפרוטאזום, וכי ייצורם אף מוגבר בזמן שהגוף נדבק בזיהום חיידקי.

בעקבות הממצאים פיתחו החוקרים אלגוריתם שסרק את כל החלבונים בגוף האדם ובדק בכמה מהם חבויים מקטעי חלבון בעלי מאפיינים הדרושים להשמדת חיידקים. התוצאות היו מרשימות: פפטידים בעלי פוטנציאל אנטי-מיקרוביאליים הופיעו בכ-92 אחוזים מהחלבונים שמייצר הגוף. בעזרת סימולציות ממוחשבות, העריכו מרבל וצוותה שהפרוטאזום עשוי לחתוך ולשחרר מהחלבונים הממוחזרים יותר מ-270 אלף פפטידים שונים החבויים החבויים בתוכם. כלומר, מאות אלפי תוצרי פירוק עם פוטנציאל לסייע למערכת החיסון להילחם בחיידקים. החוקרים הרכיבו מאגר חסר תקדים של פפטידים עם פוטנציאל אנטי-מיקרוביאלי שלא היו מוכרים קודם לכן, ושיכולים לשמש קרקע פורייה לפיתוח טיפולים רבים.

גילוי נוסף מאותו מחקר חשף שהפרוטאזום מגיב למצבים של הדבקה חיידקית – ונכנס למצב “טורבו” בעקבותיה. מיד לאחר ההדבקה החיידקית הוא משנה את אופן חיתוך החלבונים ו”מתעדף” ייצור פפטידים בעלי תכונות שיכולות להרוג חיידקים.

“זה כבוד עצום” אמרה מרבל לאתר מכון דוידסון, “כבוד ששייך גם לחברי המעבדה המדהימים שלי, ובמיוחד לקארין גולדברג, המחברת הראשונה של המאמר. הנחישות, התשוקה והעשייה של הצוות היא המנוע להישג הזה. באופן אישי אני חייבת המון תודה לכל מי שמאמינים בי ובמדע שלנו ולתמיכה האינסופית של בת זוגי והמשפחה שלי”. 

לפני קצת יותר מעשור חזרה מרבל למעבדה שבה למדה לתואר שני במחלקה לאימונולוגיה במכון ויצמן למדע, הפעם כראש קבוצת מחקר משלה החוקרת את הפרוטאזום באמצעות טכנולוגיות מתקדמות שפיתחה. את הדוקטורט שלה השלימה באוניברסיטת הרווארד במעבדתו של פרופ’ מרק קירשנר (Kirschner), ונשארה בהרווארד גם לפוסט-דוקטורט. המעבדה של מרבל נהרסה בעקבות פגיעת הטיל האיראני במכון ביוני השנה. הצוות אמנם עבר למעבדה חלופית, אבל הם נחושים להמשיך לחקור את הפרוטאזום ואת נפלאותיו.

העשירייה הפותחת 

רשימת Nature’s 10 לשנת 2025 כוללת חוקרים ממגוון רחב של תחומים מרחבי העולם, ולצדם גם מי שמעורבים בקידום המדע ושירותי הבריאות. 

לצד מרבל ועבודתה כוללת הרשימה את לוצ’יאנו מוריירה מברזיל (Moreira) שמגדל יתושים שנושאים חיידקים שמפחיתים באופן משמעותי את היכולת להעביר מחלות כמו קדחת דנגי. הצוות שלו מפיץ ברחבי המדינה את היתושים המודבקים, ובכך מסייע בהפחתת התחלואה.  

הפיזיקאי טוני טייסון (Tyson) מאוניברסיטת קליפורניה, שהוביל את הקמת הטלסקופ האמריקאי החדיש “ורה רובין” בצ’ילה, שהתחיל את פעילותו השנה ואמור לספק תמונות חסרות תקדים.  

חוקרת המוח הבריטית שרה טבריזי (Tabrizi) שפיתחה טיפול גני חדש למחלת הנטינגטון, והציגה תוצאות מבטיחות בניסויים קליניים ראשוניים.

מנכ”לית משרד הבריאות של דרום אפריקה, פרשס מטסוסו (Matsoso), שהובילה וממשיכה להוביל את המשא ומתן המורכב לניסוח האמנה העולמית הראשונה לשיתוף פעולה והיערכות למגפות.

הגיאולוגית הימית מנגרן דו (Du) מסין, שגילתה עם צוותה מערכת אקולוגית חדשה ומלאה במינים חדשים למדע במקום העמוק ביותר עד כה – תשעה קילומטרים מתחת לפני הים. בעומק זה היצורים החיים נשענים על אנרגייה שמופקת בכימוסינתזה, ולא באמצעות אור השמש.

חוקר הנתונים ההודי אחאל אגראוול (Agrawal), שעזב את משרתו באוניברסיטה כדי להקדיש את זמנו למאבק בגניבות ספרותיות והעתקות במכוני המחקר ברחבי הודו. בעקבות הפעילות שלו הודיעה ממשלת הודו על קנסות משמעותיים למכוני מחקר שמשיכת המאמרים בהם חריגה.

הכלכלן והמשקיע הסיני ליאנג ונפנג (Wenfeng), מייסד חברת DeepSeek שפיתחה מודל בינה מלאכותית בעלות נמוכה באופן משמעותי מהמודלים המובילים בארצות הברית. יכולותיו אמנם מוגבלות בהשוואה אליהן, אך לא באופן משמעותי. בנוסף, החברה איפשרה לקהל הרחב גישה למידע חשוב לגבי המודל, כמו תהליך האימון שלו. 

ברשימה כלולה גם המיקרוביולוגית האמריקאית סוזן מונרז (Monarez), שאחרי עשרים שנות עבודה במעבדות ממשלתיות מונתה לעמוד בראש המרכז האמריקאי לבקרת מחלות ולמניעתן (CDC), אך פוטרה כעבור חודש בלבד משום שסירבה להוראת שר הבריאות, רוברט קנדי, לפטר מדענים ולאשר חיסונים בלי בדיקה נאותה. .

האחרון ברשימה אינו מדען (בינתיים לפחות) אלא מושא מחקר, קייג’יי מלדון (Muldoon) תינוק בן שישה חודשים, שהיה הראשון לקבל טיפול מותאם אישית של עריכה גנית באמצעות CRISPR, מהדור החדש. לקייג’יי יש מוטציה גנטית נדירה במיוחד שפוגעת בתהליך פירוק החלבונים בגוף. הרופאים שטיפלו בו פיתחו טיפול מיוחד שיתקן את הגן הפגום, כך שהגוף מייצר את האנזים התקין.