ראשי > אז מה עושים שם באוניברסיטה? > אז מה עושים שם באוניברסיטה? פרק 17: כיצד להנדס תאריך תפוגה לחיידקים ולזכות בתהילת עולם

אז מה עושים שם באוניברסיטה? פרק 17: כיצד להנדס תאריך תפוגה לחיידקים ולזכות בתהילת עולם

נפגשתי עם לירון אמיר וסתיו שמיר כדי לשמוע מהם על התחרות הבינלאומית לביולוגיה סינטטית בה הם משתתפים.

לירון היא המדריכה של קבוצה המונה 12 סטודנטים, בהם גם סתיו, שמשתתפת בתחרות iGEM הבינלאומית לביולוגיה סינטטית. בימים כתיקונם שניהם לומדים וחוקרים באוניברסיטת בן-גוריון שבנגב. סתיו הוא סטודנט שנה רביעית להנדסת ביוטכנולוגיה ולירון מסיימת בקרוב את עבודת הדוקטורט שלה בהנדסת ביוטכנולוגיה וכימיה.

הקבוצה הכינה סרטון קצר ומצוין על הפרויקט.

מהי התחרות הזאת?

סתיו: התחרות נקראת internationally genetic engineered machines או בקיצור iGEM והיא החלה ב-2004 ב-MIT אבל מאז התרחבה והשנה מתחרות מעל 200 קבוצות מכל העולם. קבוצות של סטודנטים לתואר ראשון עובדים על פרויקט כמה חודשים ומציגים את התוצאות בכנס אזורי, ואם הם עוברים שלב אז גם ב-MIT. נושא התחרות הוא ביולוגיה סינטטית והמטרה היא להביא אותה למודעות ולקדם את התחום.

לירון: מטרה נוספת של התחרות היא ליצור בנק פתוח של רכיבים ביולוגיים לשימוש במחקר ולכן מארגני התחרות דואגים שכל הידע והטכנולוגיה שמפותחים במהלכה נשארים זמינים למי שמעוניין בהם.

מהי ביולוגיה סינטטית?

סתיו: מדובר בגישה שבה בעזרת טכניקות של הנדסה גנטית מושתלים רכיבים גנטיים לתוך יצורים חיים לקבלת תוצרים שאינם קיימים בטבע אך יוכלו להועיל מאוד לאנושות. ניתן למשל להכניס תכונות מועילות לחיידקים ולהשתמש בהם ככלי. לדוגמה ניתן להוסיף למאגר מים שני סוגים של חיידקים, אחד זוהר כאשר הוא בה במגע עם זיהום של מתכות כבדות והשני מטהר את המים מהזיהום. כך אנחנו מזהים בעיה ומטפלים בה.

מה סינטטי בחיידקים האלה?

סתיו: יש כאן הרכבה של כמה אלמנטים שבאים ממקורות שונים. ראשית ישנו הגן שמייצר חלבונים פלואורסנטיים והוא לקוח ממדוזה. רכיב נוסף הוא מערכת הגנים שמזהה מתכות כבדות ולבסוף יש את החיידק שהוא הבסיס למערכת החדשה. את כל אלה יש להרכיב יחדיו כך שהמכונה תעבוד. החיידק המתקבל בסוף התהליך אינו קיים בטבע ולכן נקרא סינטטי.

והחיידקים האלה אינם מסוכנים עבורנו?

לירון: באופן כללי אנחנו עובדים עם גרסה מהונדסת של החיידק אי-קולי שהוא במקור חיידק שחי במעיים שלנו. מהחיידק המהונדס נמחקו כל הגנים שגורמים למחלות ולכן באופן עקרוני אינו אמור להיות מסוכן לנו כלל. עם זאת, מרגע ששחררנו את החיידק לסביבה אין לנו דרך לאסוף אותו חזרה. גם אם אינו יכול לגרום לנו למחלות באופן ישיר ישנה אפשרות שהחיידק המהונדס עלול לגרום לנזק לא ידוע לסביבה. מה גם שהפחד של אנשים מחיידקים מונע מאיתנו כיום להשתמש באפליקציות האלה, בין אם הם עלולות לגרום נזק ובין אם לא. ופה בדיוק נכנס הרעיון שלנו לתחרות.

EscherichiaColi_NIAID

תמונה 1: חיידקי אי-קולי שגודלו בתרבית והודבקו לזכוכית מצולמים במיקרוסקופ אלקטרוני. המקור לתמונה: National Institutes of Health האמריקאי, דרך ויקיפדיה.

ספרו לי מה אתם זוממים?

סתיו: מטרת הפרויקט שלנו היא לייצר מנגנון השמדה אוטונומי שניתן להשתיל בחיידקים. המנגנון יאפשר לחיידק לבצע את פעולתו המועילה ואז לאחר משך זמן שנקבע מראש יגרום למותו.

איך זה יעבוד?

סתיו: אנחנו עובדים בו-זמנית על שני כיוונים. האסטרטגיה הראשונה הוא להשתיל בחיידק פיסת DNA שמייצרת רעלן, ופיסה אחרת שמייצרת חלבון המונע את ביטוי הפיסה הראשונה ונקרא 'רפרסור' (ראו איור 2א). את הרפרסור נבנה כך שיפעל רק אם נמצא חומר חיצוני מסוים. כל עוד החיידק במעבדה אנחנו נספק לו את החומר שיאפשר את פעולת הרפרסור, שבתורו ימנע את ייצור הרעלן. ברגע שנשחרר את החיידק לעולם הוא לא יוכל לייצר חלבוני רפרסור נוספים. בכל פעם שהחיידקים יתחלקו תדולל כמות הרפרסור הקיימת בחיידק עד שבשלב מסוים הכמות נמוכה מידי, הרעלן מיוצר והחיידק מת (2ב).

האסטרטגיה השניה היא לקלקל את מנגנון יצירת אחד החלבונים החיוניים עבור החיידק על ידי שינוי ה-DNA שלו, ובו בזמן להשתיל מנגנון סינטטי שמהווה אפיק מקביל ומאפשר את יצירת אותו חלבון (2ד). פעולתו של המנגנון החלופי תלוי בקבלת חומר מיוחד מבחוץ. כאשר החיידק משוחרר אל מחוץ למעבדה הוא מאבד את היכולת לייצר את אותו חלבון דרך המנגנון החלופי ומת (2ה).

איור של אסטרטגיות
איור 2: תרשים סכמטי של שתי האסטרטגיות ליצירת מנגנון ההשמדה האוטונומי.

אז מה בעצם אתם צריכים להצלחת הפרויקט?

סתיו: אמנם רוב הרכיבים הגנטיים כמו אלה ליצירת הרעלן והרפרסור קיימים בבנק הרכיבים אבל צריך לתכנן ולשנות אותם כך שיתאימו לעבוד יחדיו באותו מנגנון, למשל לשנות את רכיב הרעלן כך שיהיה מבוקר על ידי הרפרסור. לאחר תכנון כל פיסות ה-DNA הדרושות הן מיוצרות על יד חברה שמתמחה בכך. לבסוף יש להשתיל את המנגנון בתוך חיידק. ההשתלה היא טכניקה סטנדרטית של הנדסה גנטית בה שמים את החיידקים במים עם רצפי ה-DNA ובתגובה לעירור ממברנת החיידקים ע"י חום או שוק חשמלי הם סופגים אותם לתוכם.

אלה המשימות הביולוגיות, אבל יש משימות נוספות. אנחנו גם כותבים תוכנת מחשב שתחשב את זמן החיים המצופה של החיידק בעזרת מודל מתמטי. אנחנו עובדים על פרזנטציה ועל אתר אינטרנט לפרויקט ואנחנו גם עוסקים בהנגשת הפרויקט לציבור ובהגברת המודעות לנושא. גם משימות אלה מהוות חלק חשוב בתחרות.

לירון: מכיוון שהפרויקט מורכב מאוד ורבגוני גם הסטודנטים באים מרקע מאוד מגוון. ישנם סטודנטים מהנדסת ביוטכנולוגיה, כימיה, כלכלה, מדעי-המחשב, ביואינפורמטיקה ומערכות-מידע.

ודבר נוסף שאנחנו זקוקים לו הוא עזרה במימון.

אתם מגייסים כסף לפרויקט באתר headstart

סתיו: כן, את הפרויקט יזמנו אנחנו הסטודנטים ולכן היינו זקוקים לתמיכה כלכלית כדי לממנו. חלק מהמימון קיבלנו מחברות מסחריות ומגופים בתוך האוניברסיטה. פנינו לפרויקט התמיכה כדי להשלים את סכום הכסף שחסר לנו.

אחת המטרות של הפרויקט היא להקים תשתית שתשמש כבסיס לקבוצות נוספות שישתתפו בתחרות בשנים הבאות. מדובר בתחרות יוקרתית מאוד בעולם המדע והקבוצה שלנו וקבוצות נוספות שישתתפו בעתיד יכולות להביא כבוד גדול ומודעות למדע בישראל. כמו כן כפי שציינו, כל הפיתוחים בתחרות זמינים ופתוחים לכלל הקהילה המדעית ולכן התמיכה בקבוצות היא תמיכה ישירה בקידום המדע בכלל והמדע הישראלי בפרט.

לירון: הפרויקט שלנו עוסק בבטיחות ולכן הפוטנציאל שלו להועיל ולתרום להנגשת התחום לתועלת האנושות הוא גבוה. אפילו אם נספיק לפתח רק חלק מהכלים, הרי הם יהיו זמינים לכולם בגלל מודל הקוד הפתוח, וזה חלק מהיופי במיזם.

דף הפרויקט באתר headstart

***

קבוצתית לפני עיבוד (2)

הסטודנטים המשתתפים בפרויקט הם: אור שלזינגר, סתיו שמיר, יונתן שמלא, גל מרגוליס, עידן אלוביק, אלכס מלמוד, אפרת מילר, נטע ויס, רייצ'ל גרגור, עדי לוי, אסף קזקוב ורן דך.

המדריכה של הקבוצה: לירון אמיר.

המנחים של הקבוצה הם: פרופ' סמדר כהן, פרופ' ליטל אלפונטה ודר' ניב פפו מהמחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה ע"ש אברהם וסטלה גולדשטיין גורן באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

———————————————————

אני אשמח להפגש ולשוחח עם כל תלמיד מחקר (אולי אתם?) שמוכן להשתתף ולספר לי קצת על מה הוא עושה (והכול במחיר של שיחה לא יותר מידי ארוכה). תוכלו ליצור איתי קשר דרך טופס יצירת קשר.

זה הזמן לספר לכולם מה אתם עושים, אולי הפעם הם גם יבינו :-)

מודעות פרסומת
  1. עדיין אין תגובות.
  1. No trackbacks yet.

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s

%d בלוגרים אהבו את זה: