ד"ר שחר אלון פיתח טכנולוגיה ייחודית לבדיקת מולקולות RNA בתוך הרקמה

ד"ר שחר אלון, חבר סגל חדש בפקולטה להנדסה, מספר על הטכנולוגיה הייחודית שפיתוח ב-MIT, המאפשרת לבדוק את המיקום המדויק של מולקולות RNA בתוך הרקמה – מידע רב ערך בתחומים כמו חקר למידה, מניעת אלצהיימר וחקר סרטן

ה-DNA, המולקולה הנושאת את המידע התורשתי שאחראי לבניית החלבונים בתא, היא אחד הגורמים המוכרים והנחקרים ביותר בתחום הביולוגיה. גורם קצת פחות מוכר – אך לא פחות חשוב – הוא ה-RNA, המשמש מעין שליח בין ה-DNA ובין החלבונים, ומתוקף תפקידו מסוגל לספק לא מעט מידע, כמו למשל מה מתוך כל האינפורמציה שיש בDNA יהפוך בסופו של דבר לחלבונים. "אבל", אומר ד"ר שחר אלון, "ברקמות מוח ה-RNA הוא יותר מסתם שליח. אם הוא היה רק שליח – הוא אמור היה להיות עותק זהה ל-DNA, כלומר אם לצורך הדוגמה ה-DNA הוא ספר, הRNA שקול לעותק של דף מסוים מתוכו. אבל אנחנו הראנו שבמוחות של דיונונים ותמנונים, למשל – שאנחנו יודעים שהם יצורים עם התנהגות מתוחכמת ביותר – העותקים של ה-RNA לא זהים לחלוטין לDNA, הם וריאציה. ספרי הלימוד מתארים את ה-RNA כמו מנצח קלאסי, יש את התווים והוא מנגן לפיהם - מסתבר שבמוח של תמנונים ודיונונים ה-RNA מנגן ג'ז. יש לו את התווים והוא מאלתר."

ד"ר אלון (40) חוקר את ה-RNA מאז הדוקטורט שלו. אחרי תואר ראשון בפיזיקה בבר אילן כעתודאי, ועבודה של כמה שנים בתחום במערכת הביטחון, הוא הגיע לאוניברסיטת תל אביב לתואר שני ושלישי בתוכנית למדעי המוח, בהנחיה משותפת במחלקות לפיזיקה וביולוגיה. את הדוקטורט שלו הקדיש ל-RNA מתוך שאיפה לנתח ביג דאטה ביולוגי, ולהשתמש בו כדי לחקור את המורכבות של מערכות ביולוגיות. "השוואה בין ה-RNA ברקמה של אדם בריא ל-RNA ברקמה של אדם חולה, יכולה ללמד אותנו לא מעט על המחלה", אומר אלון. "בדוקטורט פיתחתי כלים חישוביים כדי למדוד מולקולות RNA בצורה טובה יותר, גם ברקמות מוח אנושיות וגם ברקמות של חיות רבות נוספות."

לאחר הדוקטורט אלון עבר ל-MIT, לפוסט דוקטורט אצל פרופסור אד בוידן, המתמחה בפיתוח טכנולוגיות לחקר המוח. בחמש השנים שהיה אצלו, פיתחו בוידן ואלון טכנולוגיה חדשה למדידת RNA. "עד עכשיו רוב המדידות בתחום כללו מעיכה של הרקמה והוצאת המולקולות לשם המדידה, מה שמנע מאיתנו לדעת מה היה המיקום של המולקולות ברקמה. הטכנולוגיה שלנו מאפשרת למדוד את כלל הRNA בתוך הרקמות בדיוק ננומטרי, מבלי להוציא אותן החוצה. היות ובכל רקמה מורכבת חשוב לדעת איפה המולקולות הנמצאות –  לטכנולוגיה הזו יש חשיבות לחקר רקמות באופן כללי," אומר אלון.

הטכנולוגיה שפיתח אלון חשובה במיוחד לשני תחומי מחקר. הראשון הוא חקר רקמות המוח. "המיקום של מולקולות ברקמה משפיע על תהליכים כמו זיכרון ולמידה. הטכנולוגיה שלנו מאפשרת, לראשונה, למדוד את המיקום של הRNA בתוך רקמות מוח שלמות, וללמוד איזה מהמולקולות משתתפות בתהליכי הזיכרון והלמידה. מכאן גם נוכל לדעת, אם המולקולות או המיקום שלהם נפגעים כתוצאה ממחלות כמו אלצהיימר, למשל". התחום השני לו עשויה הטכנולוגיה לסייע הוא חקר סרטן. "אחת השאלות היותר מעניינות כיום בחקר סרטן היא השאלה איך מערכת החיסון משפיעה על התאים הסרטניים. הטכנולוגיה שלנו מאפשרת לראות איפה ברקמה נמצאים התאים הסרטניים, לעומת מיקומם של התאים של מערכת החיסון, ומה התוכן המולקולרי שלהם. אחד הדברים שגילינו בזכות הטכנולוגיה החדשה הוא שתאים של סרטן מתנהגים אחרת כשהם קרובים לתאים של מערכת החיסון, ולהיפך. במילים פשוטות – אמור לי מיהם שכניך ואומר לך מי אתה."

בחודש אוקטובר 2019 נחת ד"ר אלון בפקולטה להנדסה בבר אילן, היישר מ-MIT, ובימים אלו הוא מקים את הקבוצה שלו, שתסבוב סביב הטכנולוגיה אותה פיתח. "בשלב הראשון אנחנו צריכים לבחור איזה שאלות אנחנו שואלים – כלומר על איזה רקמות אנחנו חושבים שלטכנולוגיה הזו תהיה הכי הרבה השפעה," הוא אומר. "בשלב השני, אנחנו צריכים לחשוב מה אנחנו עושים עם הררי הדאטא שאנחנו מקבלים. הפעלת הטכנולוגיה הזו על רקמה אחת של חולה אחד מייצרת עשרה טרה בייט של מידע, וניתוח הדאטא הופך להיות לב העניין. לכן, אני מחפש לגייס למעבדה שלי סטודנטים לתואר שני ושלישי, מרקעים שונים - זה יכול להיות במחשבים, פיזיקה, עיבוד נתונים, ביולוגיה וכמובן הנדסה - כדי שנוכל לקבל רעיונות על איך להתמודד עם הדאטא הזה."

הטכנולוגיה שפיתח אלון מעוררת לא מעט עניין בשוק הפרטי והאקדמי כאחד. בימים אלו הוא עובד על ניתוח דאטא עם כלים שאת הסיוע לבנייתם קיבל מחברת טושיבה. "טושיבה מפתחת דיסקים קשיחים, מתקני איחסון למידע, ומעניין אותם מהן הטכנולוגיות שייצרו ביג דאטא איכותי בעתיד, ולכם הם התעניינו בטכנולוגיה שלנו," אומר אלון. הטכנולוגיה הזו מעוררת עניין רב גם העולם הביולוגיה המולקולארית. "בפברואר האחרון הייתי בכנס בשם Grand Challenge Cancer Research UK, שנערך באנגליה, ומטרתו לממן מחקרים פורצי דרך ולמצוא את הטכנולוגיה של המחר בתחום חקר הסרטן. הטכנולוגיה שלנו עוררה שם התלהבות גדולה".