חוקרות ישראליות פיתחו טכנולוגיה חדשה להחדרת תרופות למוח

מדעניות ישראליות מאוניברסיטת בר אילן ומהטכניון פיתחו טכנולוגיה ייחודית להכנסת תרופות למוח דרך שבבי סיליקון ננומטרי

השבבים מוחדרים למוח באמצעות “אקדח גנים” ומשחררים חלבון חיוני העשוי לבלום את התפתחות מחלת אלצהיימר

חוקרות ישראליות מאוניברסיטת בר אילן ומהטכניון פיתחו טכנולוגיה חדשה לבלימת התפתחות מחלת האלצהיימר באמצעות החדרת שבבי ננו סיליקון שיחדירו למוח חלבון חיוני נגד המחלה. המחקר שנערך על ידי פרופסור אסתי סגל והדוקטורנטית מיכל רוזנברג מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון ושותפותיהן, פרופ׳ אורית שפי והדוקטורנטית נטע זילוני מהפקולטה להנדסה באוניברסיטת בר-אילן רא אור בשער האחורי הבולט של כתב העת Small

שבבי הסיליקון מוחדרים למוח העכבר בהשתלה בטוחה או באמצעות אקדח גנים. השבבים מתפרקים תוך כדי שחרור פקטור גדילה עצבי, חלבון המונע את מות תאי העצב במחלת אלצהיימר. באדיבות הטכניון.
שבבי הסיליקון מוחדרים למוח העכבר בהשתלה בטוחה או באמצעות אקדח גנים. השבבים מתפרקים תוך כדי שחרור פקטור גדילה עצבי, חלבון המונע את מות תאי העצב במחלת אלצהיימר. באדיבות הטכניון.

מהי מחלת האלצהיימר ? אלצהיימר היא neurodegenerative disease – מחלה שמקורה בניוון תאי המוח. מחלת האלצהיימר הינה בעיקר אוכלוסייה מבוגרת, ואחרי גיל 85 מגיעה שכיחותה לכ-30%. מחלת אלצהיימר הינה הגירסה הנפוצה ביותר של דמנציה ומה שמאפיין אותה הם סימפטומים כמו אובדן זיכרון, ליקויים בדיבור, בעיות התמצאות וירידה משמעותית בתפקודים המוטוריים. בגלל העלייה בתוחלת החיים והגידול באוכלוסיית המבוגרים שכיחות האלצהיימר עלתה עד מאד והיא מוגדרת כיום כ”המגפה האפורה” או “המגפה של המאה ה-21”.

מה הגורם למחלת האלצהיימר ? הסיבה הראשית למחלה היא הצטברות של חלבון בשם עמילואידבטא (Aβ) ברקמות המוח. גושי החלבון ממיתים את תאי העצב, הנוירונים, באזורים שונים במוח, וגורמים בין היתר גם לפגיעה במנגנונים הכולינרגיים החיוניים לתפקוד המוח.

נמצא כי מתן חלבון מסוים שהינו פקטור גדילה עצבי עוצר את הפגיעה במנגנונים הכולינרגיים ואת החמרת האלצהיימר אולם האתגר הוא הכנסת החלבון לאזור היעד במוח. זאת בגלל קיומו של מחסום דם – מוח. בין הדם למוח חוצץ מחסום הדם-מוח (Brain Blood Barrier). מחסום זה, המגן על מערכת העצבים המרכזית (המוח) מפני פלישה של חיידקים וחומרים מזיקים מהדם למוח, מגביל את המעבר של תרופות המיועדות למחלות מוח.

המדעניות שערכו את המחקר בתמיכת מכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון, הציגו לאתגר זה פתרון חדשני – שבבי סיליקון להחדרה ישירה של החלבון למוח ולשחרורו ברקמת היעד. לשבבי הסיליקון הייעודיים, אשר פותחו במעבדתה של פרופסור סגל בטכניון, יש מבנה נקבובי ננומטרי אשר מאפשר להטעין אותם בכמויות חלבון גדולות. בעזרת שליטה מדויקת במאפייני השבב – ממדי הנקבוביות, התכונות הכימיות של פני השטח ועוד – הגיעו המדעניות לתצורה אופטימלית השומרת על החלבון בשלב ההחדרה ולאחר מכן משחררת אותו במוח בהדרגה, במשך כחודש.

כך החלבון לא צריך לעבור את מחסום הדם-מוח מכיוון שהוא מוכנס  למוח במישרין באחת משתי דרכים – בהשתלה במוח (כשבב) או בשיגורו אל היעד כחלקיקים זעירים בעזרת “אקדח גנים” (Gene Gun) ייעודי. . מהו אותו אקדח גנים ייחודי ? “אקדח גנים” – הוא מערכת קיימת להחדרה של חלבונים, די-אן-איי ואר-אן-איי לתאים, וזאת באמצעות ירי חלקיקי מתכת המצופים במולקולות אלה. טכנולוגיה זו קרויה גם ביוליסטיקה (biolistics). כאשר החלבון שמוחדר מגיע ליעדו במוח הוא משתחרר מהשבב והשבב מתפרק למרכיבים שאינם רעילים.

הדוקטורנטית מיכל רוזנברג מסכמת את הממצאים : “בניסוי הראינו בעכברים ששתי דרכי ההחדרה של הפלטפורמה למוח מובילות לתוצאה הרצויה. יתר על כן, הטכנולוגיה שלנו נבחנה גם במודל תאי של מחלת אלצהיימר ואכן, שחרור החלבון הוביל להצלת התאים.”