מאת חבר סיינס אברוד עופר יזהר-ברנע, בשיתוף עמותת מדע גדול, בקטנה 

בקטנה: ALS היא מחלת ניוון שרירים קטלנית, הגורמת מסיבות לא ידועות למוות של תאי עצב האחראים על תנועה. במחקר שהתבצע במכון ויצמן ופורסם לאחרונה במגזין “Nature”, התמקדו המדענים בקשר בין חיידקי המעי, המטבוליטים שהם מייצרים ונספגים בגוף והתקדמות מחלת ה-ALS. התגלה כי ישנם חיידקי מעי שיכולים להחמיר או להיטיב עם התקדמות המחלה בעכברים, וכי הסוד טמון בחומרים שחיידקים אלה מייצרים.

בכנסיית ווסטמינסטר בלונדון קבור אחד האנשים המרשימים שחיו – מדען חלוצי, סופר, כוכב טלוויזיה ומושא עלילתו של סרט מצליח. למרות כל אלו, מרבית האנשים יקשרו את סטיבן הוקינג עם ניוון השרירים שריתק אותו לכיסא גלגלים. הוקינג הוא החולה המוכר בעולם במחלת ה-ALS.

טרשת אמיוטרופית צידית (ALS) היא מחלת ניוון שרירים קטלנית, הגורמת מסיבות לא ידועות למוות של תאי עצב האחראים על תנועה. תוחלת החיים של החולים בה היא 2-5 שנים מהאבחון. הוקינג סבל מסוג נדיר של המחלה ונפטר בגיל 76. בישראל חיים כיום כ-700 חולים. ל-ALS אין כיום תרופה והמדע נאבק להסביר מהן הסיבות למחלה וכיצד ניתן לרפא אותה. גורמים גנטיים אחראים לכ-10% מהמקרים, אך מה לגבי 90% המקרים הנותרים? האם המחלה פורצת בשל השפעות סביבתיות כמו תזונה, פעילות גופנית או שינה? או אולי השילוב בין רקע גנטי ותנאים סביבתיים?

המוח האנושי הוא מרכז הבקרה של גופנו. נתיב התקשורת העיקרי שלו לשאר הגוף הוא חוט השדרה, אך מסתבר שהוא לא היחיד. בשנים האחרונות מדגישים מחקרים את חשיבותם של הקשרים ההדדיים בין המוח לאיברים אחרים, כדוגמת המעי. מערכת העיכול משפיעה על המוח במגוון דרכים: המעי מכיל את מרבית תאי חיסון בגוף ואת רוב החיידקים, ואלו נמצאים ביחסי-גומלין מתמידים ויכולים לייצר או לפרק חומרים כימיים הנקראים מטבוליטים. המטבוליטים נספגים בזרם הדם ומגיעים אל המוח ואל חוט השדרה, שם הם עשויים להשפיע על תאי המוח ואולי אף להסביר את הסיבות או המהלך של מחלות נוירולוגיות כמו אלצהיימר, פרקינסון ו-ALS.

במחקר שהתבצע במכון ויצמן ופורסם לאחרונה במגזין “Nature”, התמקדו המדענים בקשר בין חיידקי המעי, המטבוליטים שהם מייצרים ונספגים בגוף והתקדמות מחלת ה-ALS. האם אלו עשויים להיות גורם סביבתי המשפיע על התקדמות המחלה? כדי לענות על השאלה הזו השתמשו החוקרים בעכברי מעבדה אשר הונדסו כך שיפתחו את המחלה, המכונים כאן עכברי ALS. כדי להבין האם חיידקי המעי מעורבים בהתפתחות המחלה, השוו החוקרים את התקדמות המחלה בעכברי ALS עם או בלי חיידקי מעי. את רוב חיידקי המעי של העכברים ניתן להשמיד באמצעות טיפול אנטיביוטי. להפתעתם, עכברי ALS שחיידקי המעי שלהם הושמדו, הציגו החמרה מהירה יותר של המחלה ושרדו פחות.

ההשוואה הכללית בין מעי עם או ללא חיידקים רמזה שלחיידקי המעי השפעה על התקדמות מחלת ה-ALS. אבל מי מחיידקי המעי בדיוק? בבחינה של השתנות הרכב חיידקי המעי לאורך התקדמות המחלה בעכברי ALS נמצאו מספר זנים מועמדים שהציגו את השינוי הגדול ביותר. כל אחד מאותם זנים ניתן כטיפול בפני עצמו לעכברי ה-ALS במטרה לשנות את מהלך המחלה. רק אחד, אקרמנסיה מוציניפילה, גרם לשיפור ביכולות התנועה של העכברים החולים והאריך את חייהם.

החיידקים נמצאים במעי, ואילו מערכת העצבים המרכזית משתרעת מהמוח דרך עמוד השדרה לכלל הגוף. איך נוצרת התקשורת? החוקרים אפיינו את הרכב המטבוליטים בדמם ובמערכת העצבים של עכברי ה-ALS שטופלו בחיידק ה”טוב” לעומת אלו שלא טופלו עם התקדמות המחלה. החוקרים הראו כי מספיק לטפל במטבוליט כדי להאט את המחלה ולשפר את שרידות עכברי ה-ALS, בדומה לטיפול בחיידק המייצר עצמו. כטיפול, מתן חומר כימי פשוט בהרבה ממתן תרבית חיידקית חיה, במיוחד כשמדובר בטיפול מתמשך.

על-מנת לבחון האם הממצאים שנתגלו בעכברים עשויים להיות רלוונטיים גם לחולים אנושיים, אפיינו החוקרים את הרכב ותפקוד אוכלוסיית חיידקי המעי במדגם קטן של חולי ALS ושל בני משפחתם הבריאים כביקורת. נמצא שגם בחולים הרכב ותפקוד החיידקים היו שונים משמעותית מאלה של בני המשפחה הבריאים, על אף שהם חולקים סביבת מחייה משותפת. בנוסף, בחולי ALS נמדדו רמות נמוכות של המטבוליט שאופיין במחקר בדם ובנוזל השדרה, כל זאת מצביע על התאמה טובה בין ממצאי המחקר בעכברי ALS לבין המתרחש בבני אדם חולים ומרמז שטיפול במטבוליט (או בחיידק) יוכל אולי בעתיד לשפר את שרידות החולים.

לסיכום, מחלת ה-ALS נחשבת מחלה חשוכת מרפא, כאשר רק חלק קטן מהמקרים ניתן לייחס לגנטיקה, בעוד שעבור מרבית החולים לא ידועות הסיבות למחלה. מחקר זה מציג עבורנו אפשרות חדשה: ייתכן שהגנטיקה חשובה, אך היא עדיין מתקיימת במרחב משותף לצד גורמים סביבתיים מגוונים, ביניהם חיידקי המעי שלנו, המשתנים, מגיבים לתנאי-הסביבה ומייצרים חומרים – מטבוליטים – שיכולים להשפיע בין השאר גם על המוח. בעזרת מחקרים על הקשר בין חיידקי המעי למחלות ניווניות, ייתכן שבעתיד נוכל לאבחן, לטפל אולי אף למנוע מחלות שכיום הן חשוכות מרפא ושכיחותן באוכלוסייה רק עולה. זו לפחות תחושת הבטן שלנו.

***

נכתב ע”י ד”ר עופר יזהר ברנע מעמותת סיינס אברוד בשיתוף מדע גדול, בקטנה. עופר הוא פוסטדוקטורנט במחלקה לBioengineering באוניברסיטת קליפורניה, סן פרנסיסקו, החוקר את הפעילות הבקרתית של חלקים נרחבים בגנום האנושי.

המחקר התבצע על-ידי ד״ר ערן בלכר ושות׳ במעבדתו של פרופ׳ ערן אלינב בשיתוף עם פרופ׳ ערן סגל ממכון ויצמן וד״ר מרק גוטקין מהמרכז הרפואי הדסה.
ד”ר ערן בלכר הוא כיום פוסט-דוקטורנט במחלקה לנוירולוגיה בבית-הספר לרפואה של אוניברסיטת סטנפורד, ארה”ב.

מי אתה ערן?

מהרגע שאני זוכר את עצמי התעניינתי בביולוגיה ובשאלה כיצד פועל הגוף החי. את עבודת הדוקטורט עשיתי בנוירוביולוגיה, במסלול המחקרי לתלמידים מצטיינים של אוניברסיטת תל-אביב, במסגרתה חקרתי מעורבות של תאי חיסון במחלות מוחיות. במהלך הדוקטורט הבנתי שלמרות המחקר האדיר שנעשה על המוח ועל מחלות ניווניות של מערכת העצבים, עדיין יודעים ממש מעט על הסיבות והמנגנונים שבבסיסן. אז התחלתי להתעניין במיוחד בקשר שבין גורמים סביבתיים, מערכת העיכול, תאי החיסון והמוח. כיום משתרשת ההבנה שלא מספיק לחקור את המוח בלבד כדי להבין את המחלות המוחיות המורכבות הללו. בשל כך, המשכתי לפוסט-דוקטורט במכון ויצמן, שם חקרתי את הקשר בין חיידקי המעי ל-ALS במעבדה של פרופ׳ ערן אלינב, מגדולי המומחים לחקר המיקרוביום בעולם. היום אני עושה פוסט-דוקטורט שני באוניברסיטת סטנפורד, וממשיך ללמוד את ההשפעה ההדדית בין המעי למוח, בעיקר בהקשר של מערכת החיסון.

כשאתה לא עוסק במדע, מה אתה עושה?

אני מבלה את מרבית הזמן הפנוי שלי עם בת זוגי מאיה (גם היא פוסט-דוקטורנטית בסטנפורד) ועם הבן שלנו עילי בן השנה וחצי. אנחנו מאוד אוהבים לטייל בקליפורניה וכמעט בכל סוף-שבוע נוסעים למקום אחר. אני אוהב לקרוא ספרות ושירה ומתעניין בקולנוע ובאומנות. למזלי עילי הוא ילד מתחשב ומדי פעם נשאר לי כוח ופנאי לקרוא, לכתוב ולשמור על קשר עם החברים מהארץ.

איך אתה מתאר את המעבר מדוקטורט בישראל לפוסט-דוקטורט בחו”ל?

למזלי היו לי מנחים מעולים בדוקטורט ובפוסט-דוקטורט הראשון. הם לימדו אותי לשאול שאלות, לתכנן ולבצע ניסויים מדעיים וחיזקו מאוד את העצמאות, יכולות הכתיבה, ההרצאה והתשוקה למדע. כך שלמעשה הייתה לי ״נחיתה רכה״ במעבדה בסטנפורד. הקושי המרכזי היה להסתגל לתרבות ולצורת העבודה האמריקאית. השפע והגודל של האוניברסיטאות האמריקאיות יכול לבלבל כי האפשרויות כמעט בלתי מוגבלות, אבל בסופו של דבר המדען הוא זה שעושה את המחקר ונותן לו משמעות. תמיד יש קשיים כשמתחילים משהו חדש, אבל המפתחות להצלחה בעיני הן לא לוותר לעולם, לא להתייחס לתוצאות שליליות ככשלונות, כי הן אבני דרך הכרחיות כדי להגיע למסקנות, לדעת להתמקד בעיקר וללכת עם האינטואיציה.

מה משך אותך למעבדה\פרוייקט הנוכחי?

חיפוש מעבדה לפוסט-דוקטורט לקח אותי למסע ברחבי ארה”ב, כאשר חיפשתי מעבדה שתקנה לי “תחושה ביתית” ואת החופש לבחור את נושא ושיטות המחקר. כל אלה הובילו אותי למעבדה הנוכחית ואני משוכנע שיציידו אותי בכישורים הטכניים והאקדמאיים על-מנת להיות חוקר עצמאי מצליח בהמשך. בנוסף, עושה המעבדה שימוש נרחב בדוגמאות קליניות והמנחה היא גם רופאה פעילה בבית-החולים עם ידע וניסיון קליני רב, מה שתורם לקידום המחקר שלי.

איך סיינס אברוד משתלב בעשייה בתקופה זו?

ScienceAbroad הוא ארגון מבורך. יש כל כך הרבה נושאים שמעסיקים סטודנטים ומדענים בתחילת דרכם שלאו דווקא קשורים למדע עצמו אבל משפיעים עליו ישירות: ניידות בין מדינות, מלגות וגרנטים, יחסי מנחה-תלמיד, כתיבה מדעית, כנסים והרצאות, איזון בין משפחה וקריירה ועוד רבים. ScienceAbroad נותן מענה ותמיכה בלתי-אמצעיים ומהירים לכל אלה ועוזר משמעותית בפתרון בעיות, בקידום אישי ומדעי, בחשיפה של מדענים לתחומים חדשים ויצירת כר פורה לשיתופי פעולה וחברויות. סיינס אברוד מייצר קהילה בקרב המדענים הישראלים בחו״ל, וממש מחמם את הלב לראות את הסולידריות בין חברי הקבוצה ואת הנכונות לעזור, לשתף ולתמוך.