התגייסותה של האוניברסיטה העברית בקרב נגד נגיף הקורונה

יוני 18, 2020
Corona Research at HUJI

Corona Research at HUJI

 

התגייסותה של האוניברסיטה העברית בקרב נגד נגיף הקורונה

האוניברסיטה העברית בירושלים מגייסת את המדענים והחוקרים המובילים ומיישמת את הידע המדעי והרפואי הרחב שלה במאבק בנגיף הקורונה. רבים מהמדענים הישראלים הבכירים בתחומי הווירולוגיה, מיקרוביולוגיה, אימונולוגיה, ביולוגיה תאית, אפידמיולוגיה, ננו-טכנולוגיה, מדעי המחשב, כימיה ופיזיקה הנם מקרב חברי הסגל האקדמי של האוניברסיטה העברית והם איחדו כוחות כדי לנצח בקרב זה.

המדענים והחוקרים שלנו עובדים באינטנסיביות על ההיבטים השונים של המגיפה הנגיפית, בהרחבת המאמצים לגילוי נשאי הנגיף, פיתוח כלים חדשים לזיהוי הנגיף, פרוטוקולים חדשים לטיפול בחולים, מניעת זיהום ופיתוח חיסונים חדשים. הם חוקרים את ההשפעה של בידוד חברתי, של המשבר הכלכלי, של המשבר על אוכלוסיות מסוימות, משתמשים בפלטפורמות מחקר קיימות לשיפור מסננים, משטחים מונעי זיהום ועוד. 

מובילה את המאבק

תוך ניצול תחומי עוצמתה המדעית, ריבוי הדיסציפלינות וכן יכולותיה הבין-תחומיות, הקימה האוניברסיטה העברית את 'ועדת היגוי נגיף הקורונה' (HUCSC), המורכבת ממדענים מובילים בין-לאומיים, אשר מנחה ותומכת במאמצים אלה. הוועדה מזהה תחומי מחקר עיקריים, מרחיבה את שיתופי הפעולה הבין-תחומיים וקובעת סדרי עדיפויות בהקצאת צוות, ציוד ומימון בין פרויקטי מחקר שונים.

להלן כמה דוגמאות של המחקרים הנעשים כיום באוניברסיטה העברית.

אבחון וגנטיקה

חוקרי האוניברסיטה העברית מעצבים ובודקים ערכות אבחון מהירות, מקצרים את זמן הבדיקה הדרוש ומפתחים דרכים להגדלת כמות הבדיקות. החוקרים מפתחים גם אמצעים לזיהוי של פרטים אשר נחשפו לנגיף או שהחלימו ממנו ועשויים להיות נשאי נוגדנים לנגיף. פיתוח זה עשוי לאפשר לנו לזהות את אלה שכבר עמידים לנגיף ולמזער את התפשטות המגיפה.

פיתוח ערכת אבחון מהירה ופשוטה עבור COVID-19. פרויקט זה ישתמש בבדיקות מולקולריות מאוד ספציפיות כדי "לדגום" את ה-RNA של הנגיף ולבחון, באמצעות מולקולות DNA ספציפיות ו/או חלקיקי זהב, זיהום SARS-CoV-2. (יבין, ביה"ס לרוקחות).

גילוי מהיר ומאוד רגיש של RNA COVID-19 לאבחון לפי צורך. הבדיקה הנוכחית, באמצעות PCR (תגובת שרשרת פולימראז) היא איטית, יקרה ודורשת ציוד מורכב, ריאגנטים ואנשי צוות מיומנים היטב. טכנולוגיה חדשה לגילוי אולטרה-רגיש ומהיר (פחות מדקה) של מגוון פתוגנים (חיידקים ונגיפים) מסתמכת על איתור אינטראקציות מולקולריות בודדות באמצעות מיקרוסקופיה פלואורסצנטית מתקדמת. הטכנולוגיה כבר הוכיחה את עצמה באיתור חלבונים ומולקולות DNA ותותאם לגילוי מולקולות COVID-19-RNA בצורה של ערכה חד פעמית בעלות נמוכה, לשימוש בשילוב עם מכשיר אופטי קומפקטי הנמצא כעת בפיתוח. ניתן להשתמש בבדיקות אלו בכל מקום (בסופו של דבר אפילו בבית), על ידי כוח אדם בלתי מיומן, והן תספקנה תשובה מיידית של כן/לא. (שרמן, פיזיקה).

פיתוח בדיקות המוניות עבור COVID-19. מובן כי הצעדים הבאים במאבק נגד נגיף הקורונה ידרשו בדיקות בהיקף נרחב. גישה חדשה זו, המבוססת על בדיקות זהב סטנדרטיות, משתמשת ברצף דגימות לבדיקה ומטרתה להחליף בדיקות מולקולריות מסובכות באלה המבוססים על גנומיקה עם תפוקה גבוהה. גישה זו עשויה לאפשר לטכנאי יחיד לעבד אלפי דגימות ביום עם אפשרות לאוטומציה בעלות נמוכה. (פרידמן, מדעי המחשב והנדסה, מדעי החיים, חביב, ELSC).

זיהוי חשמלי אולטרה-רגיש ומהיר של נגיף הקורונה. נגיף הקורונה מאופיין על ידי RNA חד-גדילי ספציפי וגילויו הוא המפתח לזיהוי זיהום. הבדיקה הנוכחית היא איטית ובינתיים, אנשים שנדבקו ללא ידיעה מפיצים את המחלה. מטרת הפרויקט היא לפתח טכנולוגיה חדשה לגילוי אולטרה-רגיש ומהיר במיוחד של כמויות מזעריות של DNA ו-RNA המבוסס על גילוי חשמלי של חומצות גרעין (EDNA). שיטה זו תאפשר רגישות חסרת תקדים וגילוי מרבי ובכך תאפשר גילוי מוקדם מאוד של הזיהום. (פורת, כימיה, מדעי הננו וננו-טכנולוגיה ודור, ביה"ס לרפואה).

מערכות חקר מודלים לפיתוח תרופות אנטי-ויראליות ב-COVID-19

חוקרי האוניברסיטה העברית מעצבים מודלים ביולוגיים הנחוצים לבדיקת חיסונים פוטנציאליים ותרופות אנטי-ויראליות לנגיף הקורונה.

מודל ביולוגי של עכבר טרנסגני לבדיקת קורונה - מכיוון שעכברים אינם נושאים את קולטן נגיף קורונה, אין אף מודל ביולוגי עליו ניתן לבחון חיסונים וטיפולים נגד הקורונה על עכברים. החוקרים שלנו יפעלו לייצור עכבר מהונדס גנטית בשיטה מהירה יותר מהרגיל, באמצעות נגיף לנטי מהונדס. (ניסים, דור, ואחרים, ביה"ס לרפואה).

שיפור יכולת האדם להיאבק בנגיף

מערכת החיסון ממלאת תפקיד חרב פיפיות במפגש שלה עם המחלה הנגיפית. חלק מתאי החיסון, כמו אלו המייצרים נוגדנים, עוזרים להביס את הנגיף, בעוד שתאים חיסוניים אחרים מייצרים גורמים המחמירים את המחלה, ובמיוחד את דלקת הריאות הנגרמת על ידי נגיף. המדענים שלנו מעצבים גישות חדשות לחיזוק מרכיבי החיסון הקונסטרוקטיביים ולהחלשת אלה ההרסניים של מערכת החיסון.

להגן על האדם עצמו מפני זיהום נגיף הקורונה הקטלני. נגיף הקורונה הורג לאחר שהוא מעורר סערה דלקתית בגופנו, בעיקר בריאות. בשינוי פרדיגמה אנו מספקים גישה טיפולית חדשה להגנה רחבה מפני נגיף הקורונה הקטלני, ובמיוחד זנים פנדמיים חדשים המתעוררים, ובכך מכילים התפרצויות ומניעת התפשטות נגיף. במעבדת קמפפר גילו כי קטעים ('פפטידים') של שלושה חלבוני מפתח הפרוסים על פני תאי החיסון שלנו יכולים להפחית ביעילות את תגובת הגוף, למנוע דלקת מזיקה ובכך להגן מפני נגיף השפעת הקטלני ההורג באמצעות אותו מנגנון ממש כמו נגיף הקורונה. נראה שהדור הבא של הפפטידים שלהם - הם מועמדים טובים עוד יותר לשליטה בתגובה הדלקתית הקטלנית לזיהום. כרגע המחקר עוסק בתאי חיסון אנושיים ועם עכברים הרגישים לנגיף קורונה. (קמפפר, ביה"ס לרפואה)

זיהוי נוגדנים מגנים המכוונים ל- SARS-CoV-2  מחולים שהחלימו מהנגיף. השימוש בפלזמה של מחלימים מ-COVID-19 הוא טיפול מבטיח, אולם אספקת הפלזמה החיסונית מוגבלת. עם גישה המשלבת ביולוגיה חישובית, נתונים מבניים ומודלים, אנו פועלים לזיהוי ושכפול הגנים המקודדים לנוגדנים מגנים בחולים שהחלימו ובכך יתאפשר ייצור המוני של נוגדנים רקומביננטיים ומגנים נגד SARS-2 שישמשו לטיפול ולאבחון הנגיף. (רואווינסקי, ביה"ס לרפואה).

שיפור יכולתה של מערכת החיסון להילחם בנגיף. מערכת החיסון פועלת כחרב פיפיות - חלק מתאי החיסון עוזרים להביס את הנגיף בעוד שאחרים מחמירים את המחלה, במיוחד דלקת ריאות הנגרמת על ידי נגיף. איסוף נתונים על פרופילי ציטוקינים של חולי COVID-19 ישמש להערכת יעילותם של טיפולים מסוימים המאושרים כיום לטיפול באסתמה ודלקת עור. (ברגר, פרידלנדר, ביה"ס לרפואה).

פיתוח תרופות

המדענים שלנו ממנפים מחקרים קודמים בנושא נגיפים דומים ומנסים לבצע שימוש חוזר בתרופות שאושרו קלינית כדי להפחית את הזיהום ולמנוע נזק לרקמות שנגרם על ידי הנגיף.

פיתוח תרופות חדשות המבוססות על מחקר וירוסים "ישן". COVID-19 הוא קרוב משפחה של נגיף ה-SARS (2003), שניהם זנים אלימים של ההצטננות השכיחה. עבודה של מעבדת ארקין על SARS-CoV-1 עזרה לזהות גורמים הגורמים לקצב הידבקות המוגזם שלו. מחקר נוסף בדק כיצד נגיפים עשויים לפתח עמידות נגד תרופות, וזה יכול לעזור בתכנון תרופות חדשות אשר יעילות נגד זנים עמידים. בהתחשב בקווי הדמיון בין SARS-CoV-1 ל-SARS-CoV-2, המעבדה בוחנת כעת אלמנטים ייחודיים בנגיף החדש כמטרות פוטנציאליות לתרופות וחיפוש אחר חומרים אנטי-ויראליים חדשים. מספר מועמדים מבטיחים כבר זוהו וכעת מושקעים מאמצים רבים בחקירתם. (ארקין, מדעי החיים).

סקירה מהירה של תרופות פוטנציאליות רבות לפגיעה בתפקודו של נגיף הקורונה. במעבדת גולדבלום פיתחו אלגוריתם עטור פרסים אשר היווה בסיס לפטנטים ופרסומים של למעלה מ-60 מועמדים לתרופות למצבים מגוונים: החל מטיפול במחלות כבד שומניות ועד להפחתת עומס הברזל במחלת סרטן. אלגוריתם זה, "סילוק אקראי בשלבים " (Iterative Stochastic Elimination, ISE), חסר תקדים ביכולתו לבחון מספר עצום של אפשרויות ולזהות במהירות פתרונות מצוינים לבעיות מורכבות במיוחד כמו אלו בגילוי תרופות. הפרויקט המתקדם ביותר של מעבדת גולדבלום עד כה הוא הדגמה של הובלת תרופות ננו-ליפוזומליות על סמך תכונות התרופות ויציבותן בכלי הדם. המעבדה תמנף יכולת זו כדי לעבור למחקרים קליניים של מספר תרופות נגד SARS-2 ואז לשפר אותן. (גולדבלום, ביה"ס לרוקחות).

מעטפת ויראלית ופיתיון לקולטנים. חלבוני היתוך המורכבים מהתחומים החוץ תאיים של חלבוני ACE2 ו-S הממוזגים עם IgG1 אנושי יפותחו כקולטן ומחקה וירוסים כדי לחסום את האינטראקציה של הנגיף עם תאי הריאות. (מנדלבוים, ביה"ס לרפואה).

פיתוח שיטות לנטרול פתוגנים

המדענים שלנו פועלים לפיתוח מטריצות מתקדמות לנטרול פתוגנים אותן ניתן ליישם ברכיבים במסכות או במערכות אוורור, או להשתמש בהן כדי לחסום את ההיצמדות למשטחים. מטריצות ניטרול פעילות יתבססו על זרזים של חלקיקי ננו או זרזים ביולוגיים ורכיבים כימיים "ירוקים".

פיתוח מטריצות מתקדמות לנטרול פתוגנים. פרויקט זה מבקש לפתח מטריצות לנטרול פתוגנים למסכות או מערכות אוורור על בסיס ננו זרזים ו/או זרזים ביולוגיים ורכיבים כימיים "ירוקים" (גלוקוז/פרוקטוז וחומצה אסקורבית - ויטמין C). (וילנר, כימיה ופיקרסקי, ביה"ס לרפואה).

תכנון, תיאום וייצור כלים להפחתת העברת הנגיף. חלק גדול מהפצת הנגיף הוא באמצעות חשיפה למשטחים שכיחים (ידיות של דלתות או עגלות, כפתורי מעלית וכו'). מעבדת הייצור ב-ELSC מעצבת פתרונות פשוטים וקלים לייצור לצמצום הצורך בשימוש בידיים בכדי לגעת במשטחים אלה. לדוגמה, כלי שממוקם בסמארטפון לפתיחת דלתות, לחיצה על מתגים וכו'. המעבדה תעבוד עם קהילת "Maker" בישראל, בכללם גם עם בצלאל, בכדי לשתף עיצובים ולתאם ייצור. (סיטרי עם פרכטנברג, ELSC).

פיתוח ציפוי ידידותי לסביבה ולא רעיל למניעת הדבקות של נגיפים למשטחים. קבוצת המחקר רכס פיתחה ציפוי מבוסס פפטיד המונע הדבקה של חלבונים למשטחים ומונע היצמדות של חיידקים, פטריות ואורגניזמים אחרים. COVID-19 הוא וירוס ייחודי שיכול לשרוד זמן ממושך יחסית על משטחים. מכיוון שהציפוי מבוסס הפפטיד שכבר פותח על ידי רכס יכול למנוע היצמדות חלבון למשטחים, צפוי שהוא גם ימנע הידבקות של וירוסים. השערה זו תיבחן עם נגיפים דומים (נגיף ברונכיטיס זיהומי) ובהמשך גם עם COVID-19. במקביל, יבחנו את יכולתן של כמוסות מבוססות פפטיד, המכילות אנזימים אנטי-נגיפיים, להחליש נגיפים. הציפוי שנוצר לא ימנע רק את הידבקות ה-COVID-19 אלא יהיה כללי לכל הנגיפים, החיידקים ומיקרו-אורגניזמים אחרים. ניתן לייצר את הפפטיד בקנה מידה גדול וניתן לרסס אותו על משטחים בבתי חולים, אתרי הכנת וייצור מזון, תחבורה ציבורית וכו' (רכס, כימיה, מדעי הננו וננו-טכנולוגיה).

מי הכי פגיע?

מחקרי אפידמיולוגיה מולקולרית מזהים אוכלוסיות פגיעות ואוכלוסיות עמידות לנגיף. גיוון גנטי של האנשים עשוי להסביר מדוע אנשים מסוימים נגועים ואחרים לא ומדוע חלקם מפתחים תסמינים חמורים יותר מאחרים. אוכלוסיית ישראל היא אחת המגוונות בעולם ומחקר הגנים המשפיעים על זיהום הנגיף והתפשטות וכן גנים עם תגובה חיסונית עשוי ללמד אותנו כיצד לעצור מגיפה זו ואחרות. ביו-בנק חדש של דגימות חולים (שנמצא בבנייה) יציע הזדמנויות ייחודיות להבנת הגורמים הגנטיים התורמים לרגישות למחלות; וחוקרים של רפואה חישובית, האפידמיולוגים והגנטיקאים שלנו ישלבו כוחות כדי לסקר ולבחון את הגנים הרלוונטיים.

השלכות חברתיות של המחלה

מהן ההשלכות הרחבות יותר של מגיפה זו? כיצד אנשים מושפעים פסיכולוגית מהבידוד, מהן ההשלכות הכספיות, כיצד ערים יכולות להתארגן כדי להתמודד בצורה הטובה ביותר עם מצבים כאלה?

הדמיה של חוסן עירוני לאסונות גדולים. פותחה מיקרו-סימולציה המדמה את חוסן הערים לאסונות גדולים. בלב המודל ניצבים "סוכנים" הניתנים לתכנות שהתנהגותם נקבעת על ידי שורה של כללי החלטה. המודל יכול להתייחס להקשרים עירוניים אמיתיים או למרחבים עירוניים היפותטיים. ניתן להשתמש במודל כדי לדמות השפעות זיהומיות מרחביות של נגיף הקורונה בערי ישראל, תוך התייחסות לנושאים כמו מספר מקרי מוות, טווח הגעה של המגיפה, זמן עד להתפוגגות המגיפה. ניתן להפעיל את הסימולציה גם עבור תרחישים מסוימים של מדיניות (התערבות) ולהשוות את התוצאות לנתוני בסיס. תוצאות סימולציה מסוג זה יכולות לעזור לקובעי מדיניות להקל על השוואה בין התוצאות השונות ולהעריך בקלות רבה יותר רמת ההתערבות האפשרית. (פלזנשטיין וגרינברגר, גאוגרפיה).

שיפור הרווחה בזמנים קשים. ההשלכות של עידן הנגיף על יחידים ועל החברה שלנו מהווים כיום תעלומה גדולה. שני פרויקטים עם קולגות באוניברסיטאות מרכזיות בארה"ב עוסקים בהיבטים הקוגניטיביים-פסיכולוגיים של מגיפת נגיף הקורונה במטרה להציע דרכים חדשות לשיפור הרווחה בנסיבות כה קשות. האחת היא לבחון כיצד בני אדם מעבדים מידע, איזה מידע הם בוחרים לעבד וכיצד תחזיותיהם מובילות למעשים. הפרויקט השני מתייחס לאופן בו המשבר משפיע על אופן הטיפול במיעוטים ובקבוצות אחרות מהפריפריה החברתית. (חסין, פסיכולוגיה).

סטודנטים באוניברסיטה העברית כגורם מניע: כלל המאמצים שתוארו לעיל לא היו מתאפשרים ללא הסטודנטים שלנו, בהם סטודנטים לרפואה וחוקרים צעירים של האוניברסיטה העברית. כל הרעיונות ומאמצי הביצוע מונעים על ידי מוחות צעירים ומבריקים. סטודנטים למחקר של האוניברסיטה עובדים יום ולילה במעבדות ופעמים רבות נוטשים את לימודיהם כדי להתמקד כעת במגפת הקורונה. הסטודנטים תומכים לא רק במחקר, אלא גם בקהילה: סטודנטים לרפואה מתנדבים עם מגן דוד אדום כדי לאסוף דגימות לבדיקת נשאי נגיף; הם מבקרים אנשים בסיכון – כמו, למשל, חולים עם השתלות כליה, כדי לאסוף דגימות דם, כך שהחולים הללו לא יצטרכו לבקר בבית החולים ולהסתכן בזיהום; הם מתנדבים כשמרטפים שמטפלים בילדי רופאים ואחיות ומשחררים אנשי מקצוע אלה לעבודתם החיונית והם מאיישים מעבדות בית חולים רגילים כדי להחליף עובדים נעדרים. הסטודנטים שלנו הם מקור לגאווה לאומית בזמן קשה זה!

ועוד...

 

חוקרי האוניברסיטה העברית מתייצבים בחזית המאבק בקורונה. התקופה מזמנת עבור העולם כולו אתגרים רבים הדורשים, לצד התגייסות וחוסן קהילתי, מאמץ מדעי נרחב ועקבי. אצלנו באוניברסיטה העברית פועלת הקהילה המחקרית ימים כלילות על מנת למצוא פתרון - ובהקדם. כיצד נראה המאמץ המדעי שלנו? במה עוסקים החוקרים שלנו? תוכלו לקבל טעימה מכך ממש כאן! שני סרטונים מחוקרים של האוניברסיטה על התגייסותם האישית.

 

ישנם פרויקטים רבים נוספים באוניברסיטה העברית, בכל אחת מהקטגוריות לעיל, אשר מפותחים באופן פעיל, הוצעו כיווני מחקר רבים נוספים, כשכולם ממונפים על ידי האוניברסיטה העברית ומאגדים שותפים חדשים. גם בקמפוס אדמונד י. ספרא לא משעמם בימים אלה. צוותים של מגן דוד אדום הקימו בבית צרפת מעבדת ניוד דגימות קורונה באדיבות האוניברסיטה. עוד דרך אחת שלנו לתת יד למאמץ המדיני.

תכנים נוספים בנושא מחקר באוניברסיטה העברית

קרן מלגות לסיוע לסטודנטים באוניברסיטה

תכנים נוספים באנגלית