טכנולוגיה חדשה להובלת תרופות אל המוח בתוך שבבי סיליקון בעלי מבנה ננומטרי

הטכנולוגיה פותחה על ידי חוקרות מהטכניון ובר אילן * השבבים מוחדרים למוח באמצעות "אקדח גנים" ומשחררים חלבון חיוני העשוי לבלום את התפתחות מחלת אלצהיימר

חוקרות בטכניון ושותפותיהן באוניברסיטת בר אילן פיתחו טכנולוגיה חדשה לבלימת התפתחות מחלת האלצהיימר. המחקר פורסם לאחרונה בכתב העת Small והובלט על ידו כשער האחורי של המגזין. את המחקר הובילו פרופ' אסתי סגל והדוקטורנטית מיכל רוזנברג מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון בטכניון ושותפותיהן, פרופ׳ אורית שפי והדוקטורנטית נטע זילוני מהפקולטה להנדסה באוניברסיטת בר-אילן.

אלצהיימר, הגירסה הנפוצה ביותר של דמנציה, מאופיינת בתסמינים שונים ובהם אובדן זיכרון, ליקויים בדיבור, בעיות התמצאות וירידה משמעותית בתפקודים המוטוריים. מחלה זו מאפיינת בעיקר אוכלוסייה מבוגרת, ואחרי גיל 85 מגיעה שכיחותה לכ-30%. בעקבות העלייה בתוחלת החיים והגידול באוכלוסיית המבוגרים גדלה שכיחותה הכוללת של המחלה והיא מוגדרת כיום כ"המגפה האפורה" או "המגפה של המאה ה-21".

אלצהיימר היא neurodegenerative disease – מחלה שמקורה בניוון תאי המוח. הגורם העיקרי למחלה הוא הצטברות של חלבון בשם עמילואיד-בטא (Aβ) ברקמות המוח. גושי החלבון ממיתים את תאי העצב, הנוירונים, באזורים שונים במוח, ומובילים בין השאר לפגיעה במנגנונים הכולינרגיים החיוניים לתפקוד המוח.

החדשות הטובות הן שמתן חלבון ספציפי (פקטור גדילה עצבי) בולם את הפגיעה במנגנונים הכולינרגיים ואת החמרת המחלה. הבעיה היא שהחדרת החלבון לאזור היעד במוח אינה משימה פשוטה משום שבין הדם למוח חוצץ מחסום הדם-מוח (Brain Blood Barrier). מחסום זה, המגן על מערכת העצבים המרכזית (המוח) מפני חדירה של חיידקים וחומרים מזיקים מהדם למוח, מגביל את המעבר של תרופות המיועדות למחלות מוח.

כעת מציגות חוקרות הטכניון ואוניברסיטת בר אילן פתרון חדשני לאתגר האמור: שבבי סיליקון להחדרה ישירה של החלבון למוח ולשחרורו ברקמת היעד. לשבבי הסיליקון הייעודיים, שפותחו במעבדתה של פרופ' סגל בטכניון, מבנה נקבובי ננומטרי המאפשר להטעין אותם בכמויות חלבון גדולות. באמצעות שליטה מדויקת במאפייני השבב – ממדי הנקבוביות, התכונות הכימיות של פני השטח ועוד – הגיעו החוקרות לתצורה אופטימלית השומרת על החלבון בשלב ההחדרה ולאחר מכן משחררת אותו במוח בהדרגה, במשך כחודש.

באופן זה, כאמור, החלבון אינו נדרש לעבור את מחסום הדם-מוח שכן הוא מוחדר ישירות למוח באחת משתי דרכים – בהשתלה במוח (כשבב) או בשיגורו אל היעד כחלקיקים זעירים באמצעות "אקדח גנים" (Gene Gun) ייעודי. ["אקדח גנים" – מערכת קיימת להחדרה של חלבונים, די-אן-איי ואר-אן-איי לתאים, וזאת באמצעות ירי חלקיקי מתכת המצופים במולקולות אלה. טכנולוגיה זו קרויה גם ביוליסטיקה (biolistics)]. עם הגעתו למקום היעד במוח משתחרר החלבון מהשבב והשבב מתפרק למרכיבים שאינם רעילים.

לדברי הדוקטורנטית מיכל רוזנברג, "בניסוי הראינו בעכברים ששתי דרכי ההחדרה של הפלטפורמה למוח מובילות לתוצאה הרצויה. יתר על כן, הטכנולוגיה שלנו נבחנה גם במודל תאי של מחלת אלצהיימר ואכן, שחרור החלבון הוביל להצלת התאים."

המחקר נערך בתמיכת מכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון.