מדען אורח פרופ' חרמונה שורק

מנגנון ויסות זעיר, מיקרו רנ"א, מתגלה עם השנים כאחראי על יותר ויותר מערכות בגופנו. ייתכן אף שהוא זה שאפשר לאדם להתפתח במהירות כה גדולה יחסית לשאר המינים
X זמן קריאה משוער: 5 דקות

מהי, לדעתך, פריצת הדרך המשמעותית או המסקרנת ביותר שנעשתה בתחום המחקר שלך בשנים האחרונות?

פריצת דרך חשובה שהתחוללה לאחרונה והובילה ועוד תוביל לגילויים רבים, היא הקמת פרויקט אניגמה. מאות חוקרים מ-127 מדינות (בהן ישראל אינה כלולה, לצערי) חתומים על הפרויקט השאפתני הזה, המשלב בין סריקות מוח לבין אנליזה גנטית בקרב עשרות אלפי נבדקים. קנה המידה בכמות הנבדקים ושיתוף הפעולה בין תחומי התמחות שונים (כמו אנליזה גנומית, סריקות מוח ופיענוחן, ביו-אינפורמטיקה) הם חסרי תקדים בעולם. ההצלבה בין מדדים פיסיים, (גודל אזורי המוח השונים, למשל), מדדי אינטליגנציה, בריאות, פעילות עצבית ועוד, היא הצלבה המספקת תמונה משמעותית שהולכת ונעשית עשירה ועמוקה יותר.

מדוע דרושים כל כך הרבה נבדקים? בעיקרון, אילו הייתי מדווחת על תוצאות מחקר מוח המבוסס על שישה-שמונה עכברים, אף אחד לא היה מתייחס לתוצאות ברצינות כי לכל פרט יש מוח שונה ולממצאים לא היתה משמעות סטטיסטית. אבל זה מה שנהוג כאשר מדובר בנבדקים אנושיים: חוקרים מפרסמים תוצאות עם מסקנות מרחיקות לכת לעיתים, המבוססות על ניסויים עם נבדקים בודדים. פרויקט אניגמה מקיף מספרי ענק של נבדקים ומאפשר עוצמה סטטיסטית שהיא חיונית כדי להגיע למסקנות בעלות מהימנות ותוקף גבוהים. המסה של הנתונים המצטברת, מאפשרת למדענים לראות כיצד שינויים ברמת הגן הבודד משפיעים על המוח, תוך נטרול רעש הרקע (השפעת הגיל, חינוך, מסת גוף, סמים ואלכוהול...). כך המדענים יכולים לגלות גֶנים ספציפיים שמקדמים תכונות חיוביות, גורמים להידרדרות ספציפית בתפקוד המוח, או מעלים את הסיכון למחלה מסוימת. גילויים אלה יאפשרו בעתיד להעריך סיכון אישי למחלה ולבנות פרופיל גנטי לפיו יותאמו תרופות ייחודיות למטופלים.

הפרסום הראשון של מדעני הפרויקט היה ב- 2012 אך הוא צובר תאוצה והממצאים הולכים ומתרבים. למשל גילוי הגנים ששנויים במבנה שלהם מנבאים הבדלים באינטליגנציה. או הקשר שהתגלה בין נפח ההיפוקמפוס במוח לבין גן המבקר חדירות נתרן לתאי עצב. בעבר נמצא קשר בין נפח ההיפוקמפוס לפגיעוּת לתסמונת פוסט-טראומטית, אך המנגנון מתחוור רק כעת.

מהו המחקר שמעסיק אותך בתקופה זו?

אם דנ"א (DNA) הוא תכנית הבניין של הגוף הטמונה בגרעינו של כל תא, אז רנ"א (RNA) הוא הפועֵל שמעתיק את הוראות דנ"א ומוציאם לפועל על ידי ייצור חלבון. אבל תהליך ייצור זה הוא לעיתים איטי מדי כשמדובר בפעולות רבות שעל הגוף לבצע.

ניקח לדוגמה אצטילכולין, שהוא חומר כימי המיוצר בתאי עצב. אחד מתפקידיו הידועים הוא לשמש אות עצבי המפעיל שרירים בגוף. במקביל לשחרורו הגוף כבר משחרר את החומר המפרק אותו (אצטילכולין אסטרז) כי ברור מראש שפעולת השריר אמורה להיות זמנית וצריך לגרום לה לעצור. אילו השריר היה מסתמך אך ורק על שני החומרים האלה, היינו בבעיה חמורה כיוון שהיה חסר הווסת העדין שיתווך בין החומר שמעורר את השריר לבין החומר המנטרל אותו. רוב הפעמים אנחנו לא מפעילים את השרירים בשיא העוצמה או לחילופין מפסיקים מיד את פעולתם.

אנחנו זקוקים לכל הטווח שבין מצב מנוחה לבין מצב חירום וכאן נכנס לתמונה המיקרו-רנ"א, המיוצר מגנים שהם פי מאה קטנים יותר מרנ"א, ולכן זקוקים לפחות אנרגיה ופחות זמן כדי להיווצר ולפעול. תפקידו של מיקרו-רנ"א, במקרה הזה, הוא לעכב את ייצורו של אצטילכולין אסטרז. כיוון שהגוף יודע לווסת את ייצורו במהירות (להגבירו או להפחיתו כדרוש), מיקרו-רנ"א משמש כעמעם (דימֵר) יעיל של פעולת השריר. אצטילכולין הוא השליח העצבי הראשון שהתגלה (זה היה ב- 1906), אבל מאז התגלה גם שהוא חיוני לא רק לפעילות השרירים, אלא לזיכרון ולמידה, להפעלת בלוטות שונות (דמע, זיעה), לפעילות המעיים, מערכת החיסון ועוד. בכך נפתח עולם שלם של דינמיקה משולשת, אותו אני חוקרת, בין אצטילכולין, אצטילכולין אסטרז, ואלפי סוגים של מיקרו-רנ"א שלעיתים משתפים פעולה ולעיתים מתחרים זה בזה.

אני בתחום הזה שנים רבות אבל רק לאחרונה אנחנו מרגישים שאנחנו מתחילים להבינו. כל פעם מתגלה לנו שלב בקרה חדש ששולח אותנו למנגנון אחר ובלתי צפוי בגוף. הראינו, למשל, שהבקרה על אצטילכולין אסטרז קשורה גם בבקרת דלקות ברקמות שונות בגוף. חלק מהתגליות בתחום הזה הופכות בעצמן לתעלומות חדשות שדורשות פענוח. לדוגמה: כיוון שבמוחם של חולי אלצהיימר מתים התאים המייצרים אצטילכולין, נותנים להם תרופה המעכבת אצטילכולין אסטרז (שהוא, כזכור, החומר המפרק אצטילכולין). אבל לאחרונה התגלה שאותם תאים המייצרים אצטילכולין מייצרים גם את האסטרז ולכן אם הם מתים, למה בכלל צריך תרופה מלכתחילה? התשובה קשורה כמובן בצלע השלישית, מיקרו-רנ"א מסוים, שהתברר לנו שהַתָאים שלא מתו מתקשים בייצורו. כתוצאה מכך, הם מייצרים עודפים של אסטרז ולכן הטיפול חשוב.

כיצד את רואה את העתיד של תחום המחקר שלך?

פעם ביולוגיה היתה בעיקר מדע תיאורי: חוקרים שאפו לגלות מערכות חדשות ולשקף את פעולתן באמצעות הסברים, דיאגרמות ותמונות. היום אנחנו שואפים להוכיח את הקשר הסיבתי בין כל מרכיבי המנגנון באופן שיטתי. זה כמובן לא פשוט כי מנגנונים ביולוגים אינם פועלים כמו פס ייצור ליניארי, אלא כמו רשת סבוכה של גורמים המנהלים ביניהם קשרים מרובים, בו-זמניים ולרוב גם דו-סטריים. המורכבות העולה מתוך כך היא בלתי נתפסת, אבל פענוח התמונה הזו הוא הכיוון שאליו התחום מתקדם. זו הסיבה שכיום תלמידים הלומדים ביולוגיה חייבים להתמחות גם בתחומים נוספים כמו כימיה, פיסיקה, ומדעי המחשב.

באופן מעניין, מתרחש כאן גם היזון חוזר. התחומים הנוספים שציינתי דוחפים קדימה את מדע הביולוגיה אך ברור שהתהליך הזה פועל גם בכיוון השני. ברגע שאנליזה גנומית, למשל, מייצרת כמות נתונים בסדר גודל חדש (אחרי הכל, ישנם כארבעה מיליארד אבני בניין בכל סליל דנ"א), מדעני מחשב צריכים לפתח כלי פענוח חדשים.

מהו ההסבר האלגנטי, העמוק או היפה ביותר בעיניך לתופעה כלשהי?

השאלה האבולוציונית , מה הופך פרימטים בכלל ובני אדם בפרט למורכבים יותר מיצורים אחרים, היא עדיין שאלה פתוחה שאין עליה הסבר מוחלט. בקנה מידה אבולוציוני אבותינו ההומו-סאפיינס התפתחו מאוד מהר וזו תופעה כלל לא מובנת מאליה. כיצד התפתחו היכולות הקוגניטיביות והיצירתיות של בני אדם במהירות כזו פנטסטית? אחת ההשערות המעניינות לשאלה זו, היא שהסיבה קשורה להתפתחות המיקרו-רנ"א. מתברר שישנם מיקרו-רנ"א רבים שהינם ייחודיים אך ורק לבני אדם. כפי שציינתי, ייצורו ופעולתו של המיקרו-רנ"א מצריכים אנרגיה מאוד נמוכה יחסית וייתכן כי זה מה שהופך אותו לכלי אבולוציוני שמתאים לביצוע שינויים גדולים בטווח זמן קצר. במבט ראשון יש כאן אולי אירוניה: דווקא כלי שנועד לעכב תהליכים מולקולריים בגוף הוא זה שאחראי על התפתחות אבולוציונית. אבל לאור התפקידים ההולכים ומתרבים המתגלים בשנים האחרונות של אלפי סוגי המיקרו-רנ"א, אני חושבת שזו השערה מעניינת וסבירה.

לגבי מה את אופטימית?

לאיש הרנסנס ליאונרדו דה ווינצ'י מיוחס הציטוט "פשטות היא התחכום האולטימטיבי". בספרו "המטוטלת של פוקו" אומברטו אקו טוען לעומתו בהומור אופייני, כי לכל בעיה מורכבת יש פיתרון פשוט, אבל בדרך כלל הוא שגוי. למרות שהיינו אולי רוצים להנציח את הציטוט של דה ווינצ'י, עם הזמן אנחנו מגלים כי הצדק עם אקו. ראשית, משום שהכלים העומדים לרשות האבולוציה (מגוון החומרים, תכונותיהם וכו') מספקים אינספור אפשרויות ומורכבוּת אינסופית כמעט של התפתחות מנגנונים. ושנית, משום שהאבולוציה איננה מהנדס שחושב על הכל מראש, אלא תהליך מלא אלתורים והפתעות: התפתחות אבולוציונית היא טלאי על גבי טלאי; מאפיינים שונים נעשים לעיתים אנכרוניסטיים אך מסרבים להיעלם; מנגנונים שפותחו לצורך התמודדות עם תנאים מסוימים עשויים להתגלות במהלך השנים כיעילים דווקא לתפקוד במשימות אחרות לגמרי.

אבל אני אופטימית לגבי המשך התפתחות ההבנה שלנו למרות המורכבות הזו, ואולי בעצם גם בגללה. משום שככל שהממצאים שלנו נעשים עמוקים ומתוחכמים יותר, הם מאפשרים לשאול שאלות ספציפיות ומורכבות יותר שדוחפות מחקר חדש וכך חוזר חלילה. המעגל הזה לא יפסיק להזין את עצמו.

מחשבה זו התפרסמה באלכסון ב


תגובות פייסבוק

> הוספת תגובה

10 תגובות על פרופ' חרמונה שורק

מחקרים ורעיונות יפים מאוד בשילוב שעות עבודה אין ספור, חבל שלא ניתן לפתח יישומים בטווח זמן הקרוב והמידי לכל ההפתעות שמוצאים. המעגל המחקרי לא מפסיק להזין את עצמו ומנפח בועה של מחקרים תיאורתיים ללא אפשרויות מעשיות שנותרים מיותמים לעיתים עשרות שנים.

02
בר חיון

אלחנן, אתה צודק וגם טועה:
ברוב המחקרים שמתפרסמים, אין כלל ציפיה לפתח יישומים בטווח המידי אך קיימות בהחלט אפליקציות רבות (את חלקן הזכירה פרופ' שורק כאן) בטווח הרחוק. וגם אז זו שאלה כיצד אתה מגדיר "טווח רחוק". לעיתים חולפות שנים בודדות עד שממצאי מחקר מקבלים יישום.
באשר למחקרים תיאורתיים ללא אפשרויות מעשיות, יש גם כאלה, זה נכון. אבל אז מה? לעיתים מתפתחים כלים מחשבתיים (כמו במתמטיקה או פיסיקה תיאורטית, למשל) שהם חסרי שימוש כשלעצמם אך מתבררים כאבן דרך בהתפתחות של שדה שימושי אחר. לפעמים מדובר בממצאים תיאורתיים שבכלל מתבררים כטעויות- גם הם דוחפים את הידע האנושי קדימה. ממליץ בהקשר הזה על ספרו של מריו ליביו "שגיאות גאוניות".
http://www.text.org.il/index.php?book=1305101
ואחרון חביב, מי אמר שהכל בעולם האנושי צריך להיות שימושי? האם אהבה היא שימושית? מה לגבי אמנות או יופי?

אז אני יסביר (מהמילים שלך):
ראשית, משום שהכלים העומדים לרשות המחקר (מגוון החומרים, תכונותיהם וכו') מספקים אינספור אפשרויות ומורכבוּת אינסופית כמעט של התפתחות מחקריות. ושנית, משום שהמחקרים איננה מהנדס שחושב על הכל מראש, אלא תהליך מלא אלתורים והפתעות: התפתחות מחקרית היא טלאי על גבי טלאי; ממצאים שונים נעשים לעיתים אנכרוניסטיים אך מסרבים להיעלם; המצאות שפותחו לצורך התמודדות עם תנאים מסוימים עשויים להתגלות במהלך השנים כיעילים דווקא לתפקוד במשימות אחרות לגמרי.

למרות זאת ואולי בשל כך החוקרים מבינים במוקדם או במאוחר שלחם בא לפני תורה ופיתוחים אקטואלים ורלוונטיים עדיפים על פיתוחים תיאורתיים. ועדיף פיתוח פשוט וחצי נכון על פני פיתוח מסובך בר-קימא ושעומד כאבן שאין לה הופכין.

04
איל בר- רצון

המחקר של פרופ שורק הוא מחקר שימושי שקל מאוד להפוך אותו למעשי כי ברגע שאנחנו מבינים את התהליך המתקיים בגוף ולומדים לזהות את סוגי ה RNA המשתתפים בתהליך ניתן ליצר RNA זהה ביצור המוני לתת אותו לגוף כידי לזרז תהליך או להפסיק אותו .
הבנת התהליך של יצור ה RNA והחלבון שהוא מיצר יכול להוביל אותנו לבניית מחשב כימי בעל יכולות גבוהות במיוחד כמו המוח האנושי.
ויכולים להיות עוד שימושים רבים החלק הקשה זה במחקר ובהבנה של כל התהליכים אבל אנחנו מתקדמים לפני 30 שנים בקושי הבנו את התהליכים עשקנו בעיקר בהבנת הכלים הDNA RNA פרומוטור חלבון ועוד.
בעוד 30 שנים אני בטוח שהזרקה של RNA ספציפי או השתלה של פלסמיד עם מקטע DNA לתיקון פגם גנטי בעובר יהיה משהו שבשגרה.

אני משוכנע שפרופ' שורק עמיתיה וכן הדוקטורנטים והמסטרנטים שעובדים במעבדתה מקדישים ימים כלילות במחקר בסיסי ומאמינים בכל ליבם שהאפליקציה היא במרחק נגיעה "קל מאוד להפוך אותו למעשי" וש"בעוד 30 שנים אני בטוח ..." אבל המציאות מגלה שמה שלא יהיה פשוט, פשוט לא יהיה, והנקודה שבה הטכנולוגיה והמחקר נפגשים נמצא לעיתים דורות רבים אחרי המחקר. אני איבדתי את האופטימיות ואת הנאיביות כשנתקלתי ראש בראש בתעשיה באופן כללי ובישראל באופן ספציפי, גיליתי ניתוק כמעט מוחלט בין האקדמיה לבין התעשיה שמתבטא בהמוני חוקרים שלא מבינים טכנולוגיה אקטואלית ורלוונטית (אחת מהסיבות שרבים מהם לא מוצאים עבודה) וטכנולוגים מעולים שלא מבינים מחקר ביולוגי (ושלא מעוניינים גם להבין, הם לא אלטרואיסטים ואין שם כסף).

06
יובל פילמוס

לפי אותו הגיון שמנחה אותך, אלחנן, אין טעם לערוך מחקר כלל, ויש להסתפק רק במו"פ תעשייתי. פרויקט הגנום האנושי, למשל, איננו בעל יישומים מיידיים. יש הטוענים כי יהיו לו יישומים בעתיד, אולם לא נוכל להיות בטוחים עד שאותם יישומים בוא יבואו.
מהצד השני, מחקרים דוגמת פרויקט הגנום האנושים וכן המתרחש במעבדתה של פרופ' שורק קרובים יותר ליישום עתידי מרוב המחקרים באוניברסיטה. אם חשקה נפשך ברעתה של זאת, שומה עליך להתרכז בתחומים אחרים כמו מתמטיקה, ספרות ולימודי מגדר. (למען הסר ספק, אני שמח שחלק קטן ממיסיי משמשים למימון תחומי מחקר כאלה.)

לעשות מחקר בסיסי זה תהליך מדהים ואחת החוויות הכי מטלטלות [ומעניינות] שעשיתי בחיים. כפי שכתבתי לפני, מחקרם של החוקרים הוא עולמם ועל כן אין לי שום דבר וחצי דבר נגד חוקר זה או אחר (לצורך העניין יש כמה מהם שאני מעריץ). אבל בסופו של הדרך מגיעים לצומת דרכים שצריך לבחור בין התעשיה והאקדמיה ורואים שבארץ אין איזון, כמות ואיכות המחקר הבסיסי עולה לאין ערוך לעומת המחקר התעשייתי. מה שמחזיר אותי לתגובה הראשונה שלי ולהגיון שמנחה אותי שבמצבו של עולם הביוטק בארץ ובעולם יש לשים דגש גדול מאוד על מו"פ תעשיתי ולהקטין את המחקר הבסיסי בהתאם.

לא מסכימה, במיוחד לאור העובדה שהרבה מחקרים "בסיסיים", כהגדרתך, מובילים לפריצות דרך (לדוג' - חשוב על תגלית ה-GFP שבלעדיה עולם המחקר הביולוגי היה נראה אחרת לחלוטין. התגלית של חלבון זה נעשתה בשנות ה-60 אולם השימוש האפליקטיבי בו החל "במקרה" רק בשנות ה-90).

עם מה את לא מסכימה
עם העובדה שטבע מפטרת בישראל מאות בני אדם
עם העובדה שביולוג מרוויח לכל היותר 50% מאשר איש הי-טק
עם העובדה שהיתה שנה מעולה בבורסה אך לא היתה הנפקה אחת של חברת ביוטק
עם העובדה שנמכרו מאות פטנטים בישראל אבל רק אחדים גייסו משקיעים
עם העובדה שהמדינה משקיעה בביו-טק 30% מהסכומים שהיא משקיעה בחברות הי-טק גלובליות
עם העובדה שלביולוג יותר קשה למצוא עבודה מאשר איש שלמד מדעי המדינה
עם העובדה שביולוגים שהולכים ללמוד לימודים גבוהים בחול מבינים שהם קונים כרטיס לכיוון אחד
עם העובדה שביולוגים עובדים כמתאמות מחקר
עם העובדה ...
כנראה משהו לא עובד כמו שצריך, לא?

אלחנן, עם כל אלה אני מסכימה ביותר (בתור סטודנטית לביולוגיה לשעבר). אבל מבחן התוצאה הוא לאו דווקא המבחן הנכון ביותר לכדאיות של התחום כולו.

זה נכון שהמדינה צריכה להשקיע בביו-טק, זה נכון שחוקרים צריכים לקבל תגמול הוגן לעבודתם, זה נכון שלביולוג קשה יותר מלעובד QA זוטר בחברת סטרט-אפ מתחילה. זה שפני הדברים לא כך לא אומר שצריך לזנוח את כל תחום המחקר...