הישגים לנבחרות הסטודנטים של אוניברסיטת תל אביב והטכניון בתחרות ה-iGEM העולמית שהתקיימה בפריז: הסטודנטים מתל אביב זכו במדליית זהב על פיתוח חדש שמאפשר תכנון יעיל ומדויק של מולקולות רנ"א שליח כך שהם יתבטאו בצורה רק בתאי המטרה (למשל בגידול סרטני). בנוסף מתוך מאות נבחרות מרחבי העולם (כולל אוניברסיטאות מובילות כגון MIT והווארד), הנבחרת זכתה בפרס המודל המצטיין.
ואלו לא היו ההישגים היחידים של ישראל. הסטודנטים מהטכניון זכו במדליית זהב, בעשירייה הפותחת (טופ 10) בקטגוריית over graduated, במקום הראשון במסלול ה-bio manufacturing ובמקום הראשון בקטגוריית measurement. בשש קטגוריות נוספות דורגה הנבחרת עם הקבוצות המובילות.
הישגים לאוניברסיטת תל אביב
הנבחרת של אוניברסיטת תל אביב כללה 11 סטודנטים מהפקולטות להנדסה, מדעים מדויקים ומדעי החיים, בראשותו של הקפטן אפי מורה מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית. המנחה המקצועי של הנבחרת הוא פרופ' תמיר טולר מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית. חברי הנבחרת - מהפקולטה להנדסה: אפי מורה, טל צפוני, יהודה לנדאו, יולי הגני ורועי עובדיה. הפקולטות למדעי החיים, מדעי המחשב ומדעי החברה: דור ברייר, ניתאי עד-אל, אילן אדלשטיין, יואב נבון ורעי מנדל.
הפרויקט של אוניברסיטת תל אביב בתחרות iGEM בפריז
(צילום: אוניברסיטת תל אביב)
iGEM היא תחרות עולמית בתחום הביולוגיה הסינתטית, שבה כל צוות הוגה רעיון חדשני שמטרתו לפתור בעיה כלשהי בתחום הביולוגיה הסינתטית ומממש אותו בפועל על ידי שימוש בכלים הנדסיים, ביולוגיים וחישוביים באופן הדומה לפיתוח של חברת הזנק. חבר השופטים מורכב בדרך כלל מחוקרים ומדענים עם ניסיון רב בתחום, שחלקם השתתף בעבר בתחרות, או שהנחה קבוצות בתחרות. התחרות היוקרתית נוסדה ב-2004 ב-MIT כדי להקנות לסטודנטים, בעיקר בלימודי התואר הראשון, הזדמנות להתנסות במחקר מדעי ויישומי בעולם הביולוגיה הסינתטית. מאז היווסדה התקיימה התחרות בבוסטון. בשנתיים הקודמות, בשל מגפת הקורונה, היא נערכה במתכונת מקוונת. כעת היא נערכה לראשונה באירופה, במרכז הירידים פריז אקספו – פורט דה ורסאי.
חברי הנבחרת של אוניברסיטת תל אביב מסבירים כי המרנ"א (רנ"א שליח) זו מולקולה שהיא מעין שלב ביניים בין החומר הגנטי (הדנ"א) והחלבון. היא מקודדת את הרצף שהריבוזום "מפענח" ומתרגם לחלבון בתהליך שנקרא "תרגום". חיסוני הקורנה של חברת פייזר ומודרנה הדגימו את היתרונות של שימוש במולקולות מרנ"א ברפואה. בין השאר מדובר במולקולה שהיא בטוחה (בשונה ממולקולת הדנ"א שיכולה לעבור אינטגרציה לגנום ולכן לשנות את החומר הגנטי שלנו) ומודולרית יחסית - כלומר ניתנת ל"תיכנות" בקלות (בשונה מחלבונים) על מנת לפתור בעיות שונות.
לכן, כיום השימוש במרנ"א לפתרון בעיות נוספות שהן יותר מסובכות מפיתוח חיסונים, כגון טיפול בסרטן, מצית את הדמיון של החוקרים בתחום. למשל, אם נוכל לתכנן מולקולת מרנ"א שמתבטאת רק בתאים סרטניים נוכל לקודד עליה רעלן שיהרוג תאים סרטניים אבל לא יפגע בתאים בריאים. זוהי משימה מאוד מאתגרת, שכן מולקולות מרנ"א נוטות להתבטא בצורה דומה בכל סוגי הרקמות.
פרופ' תמיר טולר, המנחה של הנבחרת, הסביר את האתגר המדעי שעמו התמודדה הנבחרת של אוניברסיטת תל אביב: "החלטנו לפתח מנוע חישובי שמאפשר תכנון אוטומטי של מולקולת רנ"א שתתבטא באופן סלקטיבי. בין השאר הכלי מאפשר לתכנן בצורה יעילה מבנה רנ"א (מעין מתג) שימנע את התרגום של המולקולה בתאים לא רצויים. המבנה נפתח בעקבות אינטראקציה עם מולקולות מרנ"א שייחודיות לתא המטרה ושנבחרות על סמך אחד האלגוריתמים שפיתחנו".
אפי מורה, קפטן הנבחרת של אוניברסיטת תל אביב, הוסיף: "בשביל להתמודד עם האתגר הנבחרת פיתחה שורה של מודלים חישוביים שהמטרה שלהם לתאר תהליכים פיזיקאליים שמולקולת המרנ"א עוברת במהלך הפעילות שלה. בין השאר מדלנו את הקיפול העצמי של המולקולה, את האינטראקציה שלה עם הטריגר, ואת האינטראקציה שלה עם הריבוזום. כמו כן, על סמך המדלים הללו פיתחנו אפליקציה חישובית שחוקרים בתחום יכולים להשתמש בה בקלות על מנת לתכנן מוצרים מבוססי מרנ"א".
"בשביל להוכיח את היכולות של הכלי שפתחנו ערכנו ניסויים בשלוש אורגניזמים שונים: הבקטריה אי-קולי, שמר האפיה, ותאי יונקים. הניסויים הדגימו לראשונה את הפוטנציאל של הפלטפורמה. בין השאר הדגמנו בפעם הראשונה יכולת לשפעל מולקולת מרנ"א על ידי מרנ"א אחר בתא אאוקריוטי. כמו כן הדגמנו שיפור ביצועים יחסית לתוצאות שפורסמו לאחרונה במגזין מוביל בתחום הביולוגיה הסינטטית". הסביר מתן ארבל, המתרגל של הנבחרת ודוקטורנט בפקולטה למדעי החיים שגם השתתף בעבר בתחרות. ההישגים הרבים של הנבחרת של אוניברסיטת תל אביב הוכרו גם בפורומים נוספים לתחרות IGEM. בין השאר הנבחרת זכתה בפרס הפוסטר המצטיין בכנס הביולוגיה הסינטטית הישראלי הראשון. בנוסף הוגש פטנט המבוסס על המודלים שהנבחרת פיתחה. כמו כן, חברת לונזה שהתלהבה מהפוטנציאל של הפרויקט היא חלק מנותני החסות של הפרויקט במטרה להמשיך את הפיתוח בשיתוף פעולה.
הישגים לטכניון
נבחרת הטכניון בחרה להתמקד בחומרים המעכבים נשירת שיער הנגרמת מכימותרפיה. כימותרפיה, אחד הטיפולים העיקריים בסרטן, כרוכה בפגיעה ברקמות בריאות – פגיעה המובילה בין השאר לנשירת שיער. נבחרת הטכניון ל-iGEM הציגה בתחרות הוכחת היתכנות של ייצור מעבדתי של דקורסין (Decursin) ושל שילובו בתכשירים ובהם שמפו, קרם וכו'. לחומר זה תכונות רבות ובהן דיכוי דלקת, בלימת סרטן ומניעת אפופטוזיס (מוות מתוכנת) של תאים, לרבות תאי שיער.
כיום מיוצרת מולקולת הדקורסין מפרח עונתי נדיר הגדל בקוריאה בתהליך יקר ולא יעיל. קבוצת הסטודנטים מהנדסת חיידקים שיפיקו דקורסין באופן תעשייתי, וחומר זה ישולב בתכשירים מונעי נשירה.
2 צפייה בגלריה
בתמונה: קבוצת iGEM טכניון לשנת 2022. עומדים, מימין לשמאל: מזל פרג׳, נובה נוימן, רן בן חיון, בראאה ראשד, אירינה שקליקוב, שירה לוי (מנטורית), ניסרין לחוד-ג׳ריס (מנטורית). יושבים, מימין לשמאל: רעות לאופר, יאנה שקלובסקי, ראש הקבוצה מאיה לרמן, איסר סנוימן, מתן חורי, יסמין חביב. לא בתמונה - עמית נלקין
(צילום: דוברות הטכניון)
במרוצת השנים זכו נבחרות הטכניון במדליות זהב רבות, אך הזכיות השנה - אומרים במוסד האקדמי - הן חסרות תקדים. לדברי פרופ' עמית, "מעבר להשתתפות ולזכייה חשוב להבין שחלק מהפיתוחים של נבחרות הטכניון כבר מתורגמים לפסים יישומיים ומסחריים ולהשפעה ממשית בעולם. אחת הדוגמאות הבולטות היא Koracell, שהוקמה על בסיס הטכנולוגיה שפיתחו הסטודנטים שלנו לקראת תחרות iGEM בשנת 2019. הקבוצה פיתחה טכנולוגיה חדשנית לייצור דבש ללא דבורים באמצעות חיידק מהונדס. טכנולוגיה זו מאפשרת לתכנן במדויק את מרקם הדבש ואת טעמו, ובנוסף מהווה פלטפורמה לחיקוי תהליכים מטבוליים טבעיים נוספים".
השנה חברים בנבחרת הטכניון 12 סטודנטים מהפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה ומזון, מהפקולטה למדעי המחשב ע"ש טאוב, מהפקולטה להנדסה ביו-רפואית ומהפקולטה לרפואה ע"ש רפפורט.
נבחרת הטכניון לשנת 2022 קיבלה מענק מיוחד (Impact) הניתן רק לחלק קטן מהקבוצות המשתתפות בתחרות העולמית, על סמך השפעתן הצפויה על האנושות. הקבוצה יצאה בקמפיין גיוס המונים, שבו היא הציעה מוצרים מעוצבים ייחודיים הקשורים לביולוגיה סינטטית וכן סדנאות והרצאות של חברי הקבוצה בביולוגיה סינטטית, שיעורים פרטיים לתלמידי תיכון ועוד.
מדליית כסף לאונ' בן-גוריון
הישג נוסף היה של אוניברסיטת בן-גוריון בנגב. שבעה סטודנטים לביולוגיה, שהשתתפו בתחרות iGem, זכו במדליית כסף יחד עם קבוצות נוספות. הסטודנטים הישראלים פיתחו חיישן ביולוגי שמזהה חומצת אמינו כמענה למחלה מטבולית.
