הנדסת נוגדנים מצילה חיים

ביולוגיה חישובית, המנתחת מקטעי DNA רבים בכלים חישוביים מתחום ה-Big Data, מאפשרת לד"ר גור יערי לחפש תרופות למחלות כמו צליאק, צהבת נגיפית מסוג C, טרשת נפוצה וסרטן

אחד הפרויקטים המרכזיים עליהם עובד ד"ר גור יערי במעבדה שלו שבפקולטה להנדסה שבבר אילן, מתמקד בניסיון למצוא תרופה לצליאק. תאמרו: מה הקשר בין הנדסה למחלת הצליאק? "מהפכת המידע הגיעה גם לביולוגיה, ובפרט למערכת החיסון, לאימונולוגיה, והיא מאפשרת לנו לקרוא את הרצפים הגנטיים של תאי הדם הלבנים בגוף האדם," אומר ד"ר יערי. "תאי הדם הלבנים מייצרים חלבון שנקרא נוגדן. יש לנו כמאה מיליארד תאים כאלה בגוף, וכל אחד מהם מייצר נוגדן קצת אחר. אם עד לפני שבע שנים, כשהיינו רוצים ללמוד על המנגנונים האלה היינו יכולים לקרוא רצפים של חמישים נוגדנים - היום בניסוי אחד קוראים מיליוני נוגדנים, וזה כבר מעביר את המחקר מתחום הניתוח הביולוגי לתחום של ניתוח נתונים גדולים (Big Data). זה בעצם מה שהוביל אותי לפקולטה להנדסה: אני מפתח שיטות וכלים מתמטיים לניתוח של נתונים גדולים של מחלות שונות."

ד"ר יערי, 43, נשוי ואב לשלושה ילדים, עשה תואר ראשון במתמטיקה ופיזיקה, תואר שני בפיזיקה של אנרגיות גבוהות ודוקטורט בפיזיקה של מערכות מורכבות. את המעבר לביולוגיה חישובית ולהנדסת נוגדנים עשה במהלך הפוסט-דוקטורט שלו, אותו עשה בייל. "עד הדוקטורט ובמהלכו חייתי בעולם של מודלים. את הדוקטורט עשיתי בפיזיקה, במחלקה למצב מוצק, ובמהלכו בדקתי איך אוכלוסיות גדלות ומתנהגות בנוכחות רעש שאין לנו שליטה עליו, כמו מזג אוויר למשל. אלה היו מודלים ששאבו את רוחם מהפיזיקה, והיישום שלהם הייתה בעיקר בביולוגיה, וגם בכלכלה ובאקולוגיה" הוא מספר. "במהלך הפוסט רציתי לעשות משהו קצת יותר רלוונטי, עם משמעות, והגעתי לייל בימים

הראשונים של מה שנקרא היום "ריצוף גנטי: הדור הבא" (Next generation sequencing, NGS). מצאתי את עצמי עוסק בדברים ארציים מאוד, רלוונטיים לבריאות ולהבנה שלנו של מערכות ביולוגיות, ובעלי השפעה חזקה מאוד על החיים, ופתאום התלהבתי ממה שאני עושה. המודלים שעכשיו אני מנתח באמת משנים למישהו משהו."

לפני שלוש שנים הגיע ד"ר יערי לפקולטה להנדסה של בר אילן, והקים מעבדה של ביולוגיה מולקולרית שחציה "יבשה", חישובית, וחציה "רטובה", ניסויית, במטרה לחקור את מערכת החיסון. הפרויקט המרכזי שלו, כאמור, עוסק במחלת הצליאק. "צליאק זו מחלה אוטואימונית, שבה תאי הדם הלבנים תוקפים את הגוף עצמו כתוצאה מחשיפה לגלוטן. אנחנו עובדים בשיתוף פעולה עם קבוצה מאוניברסיטת אוסלו, ומנסים להבין למה אצל אדם אחד מתעוררת תגובה כזו ואצל אחר לא" הוא מסביר. "אנחנו יודעים, למשל, שאצל חולי צליאק תאי ה- B פעילים נגד שני חלבונים מרכזיים, גלוטן וגליידין. במחקר אחד אנחנו לוקחים דגימות דם ודגימות מהמעי מחולי צליאק ברגע שהם מאובחנים במחלה, ממיינים את תאי ה-B שאנחנו מוצאים שם לפי החלבון אליו הם ידבקו בסופו של דבר, ומנסים לאפיין מה בדיוק בחלבונים האלה גורם לגוף להתחיל לתקוף את עצמו. אנחנו גם מסתכלים על החולים הללו לאורך זמן, אחרי חצי שנה ואחרי שנה, ומנסים לאתר את תאי ה-B  מסוג זיכרון, שיכולים להישאר אצל אדם במשך שנים, ולהבין איך הם נראים. אם נבין את זה אולי נוכל לייצר תרופה שתתקוף את התאים האלה ותעזור לחולים האלה. במחקר אחר לקחנו מיליוני תאים מחמישים חולי צליאק, מול קבוצת ביקורת של חמישים אנשים בריאים, ואנחנו מנסים לבדוק האם יש משהו משותף לכל חולי הצליאק שאין לאנשים בריאים, והאם אפשר לאפיין את זה עוד לפני שהם מפתחים את הסימפטומים של המחלה."

פרויקט גדול נוסף בו מעורב ד"ר יערי עוסק בצהבת נגיפית מסוג C. "זה פרויקט שאנחנו עושים בשיתוף פעולה עם הפקולטה לרפואה בצפת. יש לנו בערך 40 אנשים שנדבקו במחלה, חלקם חולים כרוניים, וחלקם החלימו ללא כל טיפול. אנחנו מנסים לבודד את חלקי הנוגדנים מקבוצת האנשים שהחלימו מהמחלה. אם וכאשר נצליח לעשות את זה - נוכל לייצר את הנוגדנים האלה במעבדה, ובשאיפה להפוך אותם לתרופה למחלה הזאת." מחקרים נוספים במעבדה של ד"ר יערי עוסקים בטרשת נפוצה, HIV,  לוקמיה וחיסון לשפעת. "בשנים האחרונות הייתה קפיצה דרמטית בתחום של ביולוגיה חישובית של מערכת החיסון, או הנדסת נוגדנים, כתוצאה מהשילוב של הטכנולוגיה, שמאפשרת לנו לרצף מקטעי DNA  רבים מאוד בעלות נמוכה, עם האלגוריתמים וניתוח הנתונים והכלים החישוביים שמאפשרים לנו להתמודד עם כמויות כל כך גדולות של נתונים ולהסיק מהם מסקנות ביולוגיות." אומר ד"ר יערי. "אם מסתכלים על התרופות החדשות שמאושרות לשימוש ע"י ה-FDA בארה"ב, יותר מחמישים אחוז מהן מבוססות על נוגדנים. ככה שלתחום הזה יש משמעויות כלכליות וקליניות מאוד גדולות. כל התקדמות פה, ולו הקטנה ביותר, יכולה להוביל לפיתוח תרופות וחיסונים למגוון גדול מאוד של מחלות. לי מספיק שאני אצליח לעזור, ולו במעט, להבנה של אחת המחלות שאני חוקר, וכמובן - לפתוח דלתות לפני סטודנטים שיעבירו את התחום הזה למקומות שאני עוד לא חולם עליהם אפילו."

הנדסת נוגדנים מצילה חיים