קורונה על הכוונת

עשרות פרויקטים במסגרת המאבק במגפה

english

דיווחים

תאריך: 10 נובמבר, 2020

מאז התפרצותה של מגפת הקורונה, התגייסו חוקרי מכון ויצמן לטובת המאבק בנגיף ובהשפעותיו. הם מיישמים  את ניסיונם ומומחיותם במדעי החיים, בכימיה, בפיסיקה, במדעי המחשב ובבינה מלאכותית, במטרה למצוא שיטות בדיקה חדשות, פתרונות מעקב ייחודיים ותרופות וחיסונים פוטנציאליים. ברחבי הקמפוס, עובדים חוקרים על כ-60 פרויקטים  בנושא. תורמים נדיבים מכל רחבי העולם תומכים במחקר זה באמצעות קרן ויצמן למאבק בקורונה. להלן כמה דוגמאות נבחרות לפרויקטים הרבים המתנהלים כעת במכון בנושא  אתגר הקורונה.

בדיקות ואבחון

פרופ' עידו עמית ופרופ' ערן אלינב מהמחלקה לאימונולוגיה פיתחו יחד מערכת משופרת לבדיקת הידבקות בנגיף קורונה (SARS-CoV-2). התהליך כולל שימוש במטושים בעיצוב מיוחד ובריאגנט (חומר כימי מגיב) שמנטרל את הנגיף וגם מאפשר בדיקה ישירה של הדגימות בשלב אחד, ללא צורך בשלבים נוספים של מיצוי גנטי. מכיוון שהטכנולוגיה מבוססת על הדור הבא של שיטות הריצוף, אפשר לאגם את הדגימות, לבצע בדיקות במקביל וכך להגדיל בהרבה את ההספק ולהגיע לעשרות אלפי נבדקים ביום. את הדגימות החיוביות אפשר לנפות מהשאר ולחזור על הבדיקה בלי לחשוש מזיהום דגימה אחת על ידי דגימה אחרת.
 

המערכת משתמשת במיקרופלואידיקה וברובוטים המשפרים את הדיוק וגם את ההדירות (החזרה על תוצאות מחקר ), תוך הקטנת הסכנה של טכנאים וצמצום דרישות כוח האדם. המערכת גם מנצלת שיטות של בינה מלאכותית ליישומי אבחון ופרוגנוזה. אלפי דגימות כבר נבדקו במסלול הזה בשיתוף פעולה עם משרד הביטחון, משרד הבריאות ובתי חולים ברחבי הארץ.

המרדף אחרי תרופות אפשריות

ד"ר ניר לונדון מהמחלקה לכימיה אורגנית, שנמנה על ראשי קונסורציום COVID Moonshot, מתמקדים במיקור המונים. הם מערבו כבר בשלבים הראשונים שורה של גורמי מפתח בתחום, החל מחברות ביוטק וכלה בחברות מחקר עצמאיות (CRO כדי להאיץ את הפיתוח. אחרי מאמצי סריקה מרוכזים, ד"ר לונדון ועמיתיו פרסמו את כל הנתונים שלהם לציבור. בחודש מרץ הם פרסמו הזמנה למדענים בתחום הכימיה התרופתית להשתמש בנתונים האלה ולהציע עיצובים של מולקולות שעשויות  לדכא את פעילותו של חלבון מרכזי של נגיף קורונה בשם פרוטאז. המאמץ הזה הניב יותר מ-10,000 רעיונות עיצוב שהגיעו מיותר מ-350 משתתפים. הקונסורציום הכין יותר מ‑1,000 תרכובות, בדק את פעילותן ועכשיו הוא מתביית על האפשרויות המבטיחות ביותר.
 

Diamond Light Source, מתקן הסינכרוטרון הלאומי הבריטי, עזר לצמצם את הרשימה הקצרה של המולקולות מדכאות הפעילות הטובות ביותר על ידי תיאור המבנה שלהן. עד כה, זיהה  צוות הקונסורציום  Moonshot  כמה סדרות של תרכובות שיש להן פוטנציאל להילחם בנגיף במינונים נמוכים. הם מתמקדים כעת בזיהוי שלוש הסדרות בעלות הביצועים הטובים ביותר, כדי לקחת אותן אל השלב הבא – ניסויים קליניים בבעלי חיים. התוצאות מתפרסמות בזמן אמת. הקונסורציום מראה שיש יותר מדרך אחת להניע מסלול גילוי של תרופה, והוא מציג חלופה שיכולה לתת מענה שלא ניתן עד כה לצרכים הרפואיים של העתיד.

 

במקביל, המכון לגילוי תרופות  בראשות ד"ר חיים בר שבתוך המרכז הישראלי הלאומי  לרפואה מותאמת אישית על שם ננסי וסטיבן גרנד בדקה  200,000 תרכובות מהספרייה של מרכז גרנד. כ-135 מתוכן נמצאו מתאימות להמשך מעקב, כולל אנליזה ב-Diamond Light Source.

תרופות חדשות, שימושים חדשים

במשך שנים, חקר פרופ' אמריטוס יוסף שאול אינטראקציות בין נגיפים לתאים שאליהם פלשו, תוך שהוא מתמקד בדלקת כבד נגיפית מסוג B(HBV). פרופ' שאול  הראה איך נגיף ה-HBV, שהתוכן הגנטי שלו מוגבל ולא מאפשר התרבות, יכול לחדור לתאים ולהשתלט על המנגנון הרלוונטי של התא המארח, ואף פיתח חיסון  ל-HBV. עתה, הוא מתכנן להתאים תרכובת שאושרה על ידי מנהל התרופות והמזון האמריקאי (imatinib, שנמכרת בשם המותג Gleevec), למניעת הדבקה בנגיף קורונה.

 

במחקרים קודמים, דווח ש-imatinib עשוי להיות יעיל נגד נגיף ה-SARS מ-2003 ונגד נגיף ה‑MERS-CoV מ-2012 בתרבית תאים. הנתונים הראשוניים ממעבדתו של פרופ' שאול נאספו בשיתוף עם המכון למחקר ביולוגי בישראל, והם מראים ש-imatinib מונע במידה ניכרת הדבקה בנגיף קורונה כמעט בכל המקרים, על ידי סיכול שלב קריטי בחדירת הנגיף לתא בריא – שלב ההיקשרות של הנגיף לקרום התא. בהינתן האפקט הדרמטי הזה ומכיוון שפרופיל הבטיחות של imatinib הוכח כמספק, פרופ' שאול מאמין ש-imatinib עשוי להיות תרופה יעילה לטיפול במחלת הקורונה.

להערים על הנגיף

אימונותרפיה היא אחת הגישות הקליניות המבטיחות ביותר לטיפול בחולי קורונה ולשיפור מצבם. ד"ר רון דיסקין מהמחלקה לביולוגיה מבנית הוא מומחה לנגיפים קטלניים שמקורם בבעלי חיים, כמו נגיף אֶבּולה. לפרויקט שלו שתי זרועות: פיתוח מולקולת 'פיתיון' מלאכותית שתאפשר לתאים בריאים להתחמק מנגיף קורונה, ומציאת נוגדן שייקשר אליו במדויק.

קבוצתו של ד"ר דיסקין אספה ידע רב אודות רשת הקשרים שבין הנגיפים, התאים המארחים ומערכת החיסון, ולאחרונה פיתחה פיתיון חזק מאוד בעל ספקטרום רחב כמלכודת לקבוצת נגיפים שנקראים נגיפי אָרֶנָה. עכשיו, הם משתמשים באותה טכניקה כדי לפתח מלכודת לנגיפי קורונה השונים ובמיוחד ל-SARS-CoV-2. הם מתמקדים בקולטן מסוים בתא (ACE2) שהנגיף נקשר אליו כדי לחדור לתא. הקבוצה נעזרה באלגוריתם חישובי והצליחה לבנות מודל של מבנה הפיתיון האידאלי. הוא חזק באופן חסר תקדים והחוקרים נתנו לו את השם 'קורונָסֶפּט' ד"ר דיסקין והצוות מעודדים מהתוצאות המוצלחות, ובימים אלה הם משלימים את העיצוב הביולוגי של הקורונספט, בתקווה לחבור לחברת תרופות לשם פיתוח קדם-קליני מתקדם.

להסתנן דרך קווי ההגנה

פרופ' שראל פליישמן מהמחלקה למדעים ביומולקולריים וצוותו פיתחו במעבדה פלטפורמה ייחודית שכבר הובילה לחיסון פוטנציאלי נגד מלריה, ועכשיו הם משתמשים בפלטפורמה הזאת נגד נגיף הקורונה. בשיטתם  מעורבים מיליוני נוגדנים מלאכותיים קטנים – "נוגדי ננו" – שאולי יוכלו להסתנן דרך קווי ההגנה הצפופים של נגיף קורונה. פרופ' פליישמן מקווה לאתר את הנוגדנים האפקטיביים ביותר ולהציע אותם לטובת פיתוח תרופות אפשריות.

בתחילת מרץ 2020, פורסמו המבנים המולקולריים הראשונים של חלבוני ה-spike, אותם זיזים בולטים בנגיף הקורונה, ומאז מכוונים החוקרים במעבדה של פרופ' פליישמן את נוגדני הננו אל אתרים מסוימים בחלבוני ה‑spike. אם נוגדני הננו יצליחו להיקשר לאתרים אלה, ייתכן שהם יוכלו לנטרל את הנגיף ואף  להתמודד עם מוטציות שלו. המעבדה של פרופ' פליישמן עיצבה ובדקה שני מיליון נוגדני ננו; רק חלק קטן מהם נקשרו לחלבון ה-spike. המעבדה עוסקת עכשיו באופטימיזציה של היקשרות הנוגדנים האלה ובמקביל מחשבת גרסאות נוספות לניסוי. פרופ' פליישמן גם משתף פעולה עם המכון למחקר ביולוגי בישראל, והם בודקים אם נוגדנים מגופם של חולי קורונה שהחלימו, אפקטיביים במניעת הידבקות של אנשים אחרים בנגיף קורונה.

לראות את הריאות

סריקות CT הן הדרך הטובה ביותר לאתר פגיעה של קורונה בריאות, אך הן יקרות ולא ניידות, והחיטוי של הסורקים  בין המטופלים מסובך וארוך. רוב בתי החולים משתמשים במכשירי רנטגן לצילומי ריאות כי הם זולים יותר, נגישים יותר וקל יותר לחטא אותם, אבל במקרים רבים התוצאות לא מספיק ברורות. גם האולטרסאונד הוא מכשיר נייד וקל יחסית לחיטוי, אבל השימוש בו ככלי אבחוני לריאות אינו נפוץ.

פרופ' יונינה אלדר מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית  מנסה לפתור את הבעיה. היא הרכיבה צוות מגוון , שחברים בו חוקרי מדעי החיים ומומחים ללמידה חישובית ולמדע הנתונים ממכון ויצמן, מתנדבים מומחים למדע הנתונים מחברות ישראליות ורופאים מבתי חולים שונים בארץ. הקבוצה מתמקדת בפיתוח ויישום טכניקות ניתוח תמונות תוך שימוש בבינה מלאכותית, שיעזרו לזהות, למיין ולאבחן חולי קורונה ואת מי שחשוד כנשא, באמצעות רנטגן ואולטרסאונד. שיטות אלה ישמשו גם לניטור התקדמות המחלה והפרוגנוזה ולניטור מטופלים אחרי מחלה.

ממצאים מוקדמים הדגימו 90% דיוק באבחון חולים שאושפזו בבתי חולים. זה נתון הרבה יותר טוב משיעור הזיהוי בבדיקות דם רגילות (העומד כעת על 70% אצל נשאי הנגיף), והתוצאות מגיעות יותר מהר (תוך דקות, לעומת שעות וימים). עבודה זו עשויה לסלול  את הדרך אל שימוש ברנטגן ובאולטרסאונד ככלים אבחוניים מחוץ לבתי החולים.

 

This research is possible thanks to generous donor support:

Prof. Ido Amit's research is supported by the Adelis Foundation; Thomas Franklin Buchheim; Rosanne Cohen; Ben B. and Joyce E. Eisenberg Foundation given by Joyce Eisenberg Keefer; Mauricio Gerson; Kekst Family Institute for Medical Genetics; Helen and Martin Kimmel Award for Innovative Investigation; Lowy Foundation; Lady Michelle Michels; Erika Mogyoros; Jeff Pinkner and Maya Iwanaga; Estate of Arthur Rath; Anita James Rosen Foundation; Sagol Institute for Longevity Research; Estate of Simon Saretzky; Richard & Jacqui Scheinberg; Thompson Family Foundation Alzheimer's Research Fund; Vainboim Family; Wolfson Family Charitable Trust; Prof. Amit is the incumbent of the Eden and Steven Romick Professorial Chair.

Dr. Haim Barr's research is supported by the Maurice and Vivienne Wohl Institute for Drug Discovery.

Dr. Ron Diskin's research is supported by the Ernst I Ascher Foundation; Ben B. and Joyce E. Eisenberg Foundation given by Joyce Eisenberg Keefer; Estate of Emile Mimran; Jeanne and Joseph Nissim Center for Life Sciences Research; Dov and Ziva Rabinovich Endowed Fund for Structural Biology; Marcia and Donald Rivin; Stanley and Tanya Rossby Endowment Fund; Natan Sharansky/MATAN Foundation; Dr. Barry Sherman Institute for Medicinal Chemistry; Dr. Diskin is the incumbent of the Tauro Career Development Chair in Biomedical Research.

Prof. Yonina Eldar's research is supported by the Benoziyo Endowment Fund for the Advancement of Science; Brenden-Mann Women’s Innovation Impact Fund; Jean and Terry de Gunzburg; Manya Igel Centre for Biomedical Engineering and Signal Processing; Olga Klein – Astrachan; Henry Chanoch Krenter Institute for Biomedical Imaging and Genomics.

Prof. Eran Elinav's research is supported by the Adelis Foundation; Harold Altman Charitable Trust; Alex Davidoff; Ben B. and Joyce E. Eisenberg Foundation given by Joyce Eisenberg Keefer; Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust; Morris Kahn Institute for Human Immunology; Else Kroener Fresenius Foundation; Hanna and Dr. Ludwik Wallach Cancer Research Fund; Howard and Nancy Marks Charitable Fund; Daniel Morris Trust; Jeanne and Joseph Nissim Center for Life Sciences Research; Lawrence and Sandra Post Family Foundation; Dr. John L. and Vera Schwartz; Yael and Rami Ungar; Vainboim Family; Pearl Welinsky Merlo Scientific Progress Research Fund; White Rose International Foundation; European Research Council; Prof. Elinav is the incumbent of the Sir Marc and Lady Tania Feldmann Professorial Chair of Immunology.

Prof. Sarel-Jacob Fleishman's research is supported by the Ben B. and Joyce E. Eisenberg Foundation given by Joyce Eisenberg Keefer; Darlene Switzer-Foster and Bill Foster; Henri Gutwirth Fund for Research; Stanley and Ellen Magidson; Milner Foundation; Schwartz/Reisman Collaborative Science Program; Dr. Barry Sherman Institute for Medicinal Chemistry; Dianne and Irving Kipnes Foundation, Carolyn Hewitt and Anne Christopoulos, in Memory of Sam Switzer; Sam (Ousher) Switzer & Children; Yeda-Sela Center for Basic Research; European Research Council.

Dr. Nir London's research is supported by the Estate of Emile Mimran; Moross Integrated Cancer Center; Rising Tide Foundation; Honey and Dr. Barry Sherman Lab; Dr. Barry Sherman Institute for Medicinal Chemistry; Nelson P. Sirotsky; Dr. London is the incumbent of the Alan and Laraine Fischer Career Development Chair.

Prof. Emeritus Yosef Shaul's research is supported by the Jean - Jacques Brunschwig Fund for the Molecular Genetics of Cancer; Leo and Julia Forchheimer Center for Molecular Genetics; Sergio Lombroso Award in Cancer Research; Moross Integrated Cancer Center; David M. Polen Charitable Trust.