סדנה לעצבים: פרופ' אורית שפי תחקור את מערכת השלד העצבי בעתות שגרה

בסוף חודש אפריל התבשרה פרופ' אורית שפי על זכייתה במענק של Human Frontiers Research Grant, קרן בינלאומית שתומכת בפרויקטים מולטי-דיסיפלינרים לטובת פתרון שאלות שקשורות למדעי החיים. את המענק, בגובה מיליון וחצי דולר לתקופה של 3 שנים, קיבלה פרופ' שפי ביחד עם שלוש קבוצות מחקר נוספות: מאוניברסיטת קולומביה בניו יורק, מאוניברסיטת הוקודאי יפן ומאוניברסיטת פיזה שבאיטליה. "הקרן תומכת בשיתופי פעולה חדשים של עד ארבע קבוצות מחקר, ממדינות ומיבשות שונות, שיחברו במטרה לחקור סוגיה רלוונטית ומעניינת לתחום מדעי החיים," אומרת פרופ' שפי. "זו לא קרן שפשוט לקבל: למעלה מ-700 פרויקטים הוגשו השנה לקרן, מתוכן התקבלו בסופו של דבר 28 בלבד, ובהן רק שתי קבוצות מישראל: אנחנו, וקבוצה נוספת מהטכניון".

קבוצת המחקר החלה להתהוות בשנת 2018, כשפרופ' שפי התארחה במעבדה של פרופ' הנרי הס מאונ' קולומביה. במסגרת כנס שנערך אצלו הכירה פרופ' שפי את החוקר מיפן – פרופ' אקירה קאקוגו. גם את החוקרת האיטלקייה, פרופ' ויטוריה ראפה, היא הכירה בכנסים מקצועיים. כשהוקמה הקבוצה בסופו של דבר, בחרו חבריה לחקור את מערכת העצבים בעתות שגרה. "גוף האדם כל הזמן זז ובתנועה, לאורך שנים על גבי שנים, ואנחנו רוצים לבדוק מה המנגנונים שמחזיקים ומתחזקים את המערכת העצבית תקינה, פונקציונלית ומתפקדת תחת עומסים פיזיולוגים נורמליים," היא מסבירה. "זו שאלה חשובה אבל מוזנחת. מבחינה הנדסית מדובר בסוג של פלא, אבל כמעט ולא חוקרים אותה, כי רוב המחקר עוסק בשיקום אחרי טראומה, אבל לא במובן מאליו – מה מחזיק אותנו בתפקוד תקין ובהזדקנות. שני דברים שחשוב להבין במקרה הזה הם ראשית, שמערכת העצבים היא לא מערכת שמתחדשת: לא נוצרים כמעט תאי עצב חדשי בגוף, כך שטבעית, נזקים במערכת כמעט לא מצליחים להתחדש. ושנית, שלמערכת העצבים יש תכונות של הולכה חשמלית, כך שמחקר בתחום הזה צריך לבחון גם את המבנה, איך התאים עצמם נשארים שלמים, וגם את הפעילות החשמלית – איך היא ממשיכה לתפקד לאורך השנים."

אל הפרויקט המשותף מגיעה כל אחת מהקבוצות עם רקע שונה. "המעבדה שלי חוקרת את מערכת העצבים, ההתפתחות שלה והשיקום שלה. כחלק מהעבודה שלנו אנחנו מגדלים מערכות של תאי עצב בתרבית, מסתכלים על המבנה ועל הפעילות ומפתחים פלטפורמות לשיקום שאותן אנחנו בוחנים בחיות מודל," מפרטת פרופ' שפי. "הקבוצה מאיטליה עוסקת בביו-מכניקה ובהפעלת כוחות מכניים על תאים. הקבוצה מניו יורק מנתחת את התנועה של סיבי השלד התאי, המיקרו-טובולים ומפתחת מודלים מתמטיים. גם הקבוצה מיפן עוסקת במיקרו-טובולים, ובונה מכשירים ורכיבים שאפשר להפעיל בעזרתם מאמצים על הסיבים האלה. מיקרו-טובולים הם אלמנטים חשובים בבניית השלד של תאי העצב של מערכת העצבים, וזה נושא שלא חקרתי בעבר מעולם".

"במסגרת הפרויקט, נבנה ביחד רכיב רך אשר ידמה חלק מגוף אנושי, שאפשר יהיה לטלטל ולנדנד אותו כמו בהתנהלות הטבעית של הגוף. על הממברנות הרכות נגדל תאי עצב. לאחר מכן נטלטל ונניע אותן ונאיץ את תהליך ההזדקנות מנקודת מבט הנדסית, במטרה לעקוב אחר הנזק שנוצר לכל הסיבים התוך תאיים. אחרי שעייפנו את התאים וגרמנו להם למאמץ גדול נראה איזה פגמים נוצרים, נאפיין את מידת הנזק, ומה שיותר מעניין - ננסה לזהות איזה מנגנונים יש למערכת הזו לשיקום ותחזוקה, תחת פעילות רציפה", אומרת פרופ' שפי. "התחום נקרא ביו-מיימטיקה (Biomimeticsc), חיקוי של מערכות ביולוגיות, או הנדסה בהשראת ביולוגיה (Bio-inspired engineering).

המחקר החדש יכניס תחום חדש למעבדה של פרופ' שפי, והוא מתאים מאוד לכיוונים שקיימים בה כיום, של פיתוח מערכות לשיקום עצבי ועידוד צמיחה אחרי פגיעה, תוך הפעלת גירויים מכניים וחשמליים. בנוסף, זו הזדמנות לסטודנטים במעבדה לעבוד בקבוצות בשיתופי פעולה בינלאומיים: דוקטורנט חדש כבר מצטרף לקבוצה לטובת הפרויקט. "אבל הפרויקט הזה מלהיב אותי בעיקר בגלל הסיפור," מודה פרופ' שפי, "אנחנו לוקחים כמובן מאליו את היכולת שלנו ללכת ולרוץ ולנוע בחופשיות במשך שנים על גבי שנים. ואני מקבלת פה הזדמנות לחקור את התעלומה הזו, ולנסות לגלות איך פלא הנדסי כזה מתרחש".