חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הוכיחו שניתן להשתמש במערכת הקריספר על מנת לזהות בצורה מדויקת ומהימנה וירוסים וחיידקים, שעלולים לתקוף אנשי צוות במשימות חלל. המחקר נערך בהובלת ד"ר דודו בורשטיין מבית הספר שמוניס למחקר ביו רפואי וחקר הסרטן, אוניברסיטת תל אביב וד"ר גור פינס ממכון וולקני. הניסוי בוצע בחלל על ידי האסטרונאוט איתן סטיבה, במסגרת משימת "רקיע" של קרן רמון, ששוגרה לחלל בחודש אפריל.
איתן סטיבה עורך את ניסוי הקריספר בחלל
(צילום: דוברות משימת "רקיע" ונאס"א)
החוקרים הסבירו כי מערכות קריספר הן מערכות חיסון של חיידקים שמשמשות אותם להגנה מפני וירוסים. החיידקים עושים שימוש במערכות קריספר כמעין "מנוע חיפוש" מולקולרי לאיתור רצפים ויראליים, לחיתוך שלהם ולהשבתתם. שתי המדעניות שפענחו את מנגנון ההתגוננות המתוחכם של הווירוסים באמצעות קריספר, פרופ' עמנואל שרפנטייה ופרופ' ג'ניפר דאודנה, הצליחו לנתב אותו מחדש על מנת לבצע עריכה גנטית בדנ"א של מגוון אורגניזמים, כולל בדנ"א של תאים אנושיים. דאודנה ושרפנטייה זכו להוקרה עולמית כאשר הוכתרו ככלות פרס נובל לכימיה לשנת 2020. ד"ר בורשטיין הוא תלמידה לשעבר של פרופ' דאודנה. הוא שהה במעבדתה מספר שנים כפוסט-דוקטורנט, כך שאת תחום הקריספר הוא למד מהטובים ביותר.
לאחרונה פותחו שימושים של מערכות הקריספר גם לזיהוי אורגניזמים שונים בצורה מדויקת ביותר על-סמך התאמה לרצפי דנ"א ספציפיים. כחלק מחזונם המדעי, החוקרים העריכו שהזיהוי הגנטי בשיטה זו, המצריך ציוד מינימליסטי ופשוט לתפעול, יוכל להתאים גם למשימות חלל ארוכות, למשל בתחנת החלל הבינלאומית או למשימות עתידיות לחקר הירח וכוכב הלכת מאדים.
ד"ר בורשטיין הסביר על הניסוי בחלל: "בחלל התנאים בעייתיים ביותר, ודרכי הטיפול מוגבלות, לכן חיוני לזהות מחוללי מחלות בדרך מהירה, אמינה ולא מסובכת לביצוע. בדיקות כגון PCR שמוכרות לכולנו, דורשות צוות מיומן ומכשור מורכב יחסית. השיטה אותה בדקנו בתחנת החלל מתבססת על קריספר ושיטת הגברה חדישה ופשוטה יותר. בתהליך ההגברה כל מולקולת דנ"א, שאותה אנחנו מנסים לזהות משוכפלת מספר רב מאוד של פעמים, ואז נכנס הקריספר לפעולה: אם הוא מזהה את דנ"א המטרה שהגדרנו לו הוא מפעיל סמן מולקולרי שמשחרר אור. לפי האור ניתן לדעת שהחיידק או הווירוס אכן נמצאים בדגימה. את כל התהליך הזה ניתן לבצע במבחנה קטנטנה אחת ולכן השיטה יכולה להתאים מאוד לצרכים של האסטרונאוטים".
ד"ר בורשטיין תיאר את תהליך הכנת הניסוי בחלל: "מי שתכננו את הניסוי לפרטיו וערכו אותו אינספור פעמים במעבדה תחת מגוון תנאים היו הדוקטורנט דן אלון וד"ר קרין מיטלמן. אחרי שהגענו לתוצאה הרצויה, הם הכינו ערכה, המכילה את מערכת הקריספר ואת שאר המרכיבים הדרושים לזיהוי. ערכה זו בסופו של דבר שוגרה יחד עם איתן סטיבה לתחנת החלל הבינלאומית".
3 צפייה בגלריה
הדוקטורנט דן אלון, איתן סטיבה וד"ר קרין מיטלמן מתאמנים על הניסוי לפני השיגור לחלל
(צילום: ד"ר גור פינס)
באוניברסיטת תל אביב אמרו כי התוצאות של הניסוי שסטיבה ערך היו חיוביות ביותר ובכך החוקרים אכן הצליחו להוכיח שאבחון באמצעות מערכות הקריספר מתאפשר בצורה מדויקת ורגישה גם בסביבה ללא כבידה. ד"ר בורשטיין סיכם: "זהו צעד ראשון לקראת אבחון קל ומהיר של מחלות ופתוגנים גם במשימות חלל. מכאן, אנחנו ממשיכים לעבוד על השלבים הבאים: מיצוי פשוט של דנ"א מתוך דגימות, ייעול של המערכת כך שתבדוק מגוון של אורגניזמים במבחנה אחת, ואבחון מדגימות מורכבות יותר. זה היה מרגש ביותר לראות את ערכת הניסוי שלנו בידיו של איתן בתחנת החלל ואנחנו עוד יותר נרגשים מהאפשרות שערכות כאלו יעזרו בעתיד לאסטרונאוטים במשימותיהם מחוץ לכדור הארץ".
