פריצת דרך בבאר שבע: האלגוריתם שיאפשר לפתח חיסון אוניברסלי לסרטן ומחלות זיהומיות

המערכת החיסונית שלנו פועלת באמצעות מנגנון מורכב של "הצגה". תאי ה-T של מערכת החיסון אינם מסוגלים לזהות פולשים באופן ישיר; הם תוקפים תא נגוע או סרטני רק כאשר שברי חלבונים (הנקראים פפטידים) מוצגים על פני קרום התא באמצעות מולקולות בשם HLA.

כאן טמון אחד האתגרים הגדולים של עולם הרפואה: מולקולות ה-HLA מהוות את האזור המגוון ביותר בגנום האנושי, עם למעלה מ-22,000 וריאנטים גנטיים שונים. מכיוון שלכל אדם יש מערך HLA ייחודי ואישי משלו, פפטיד מסוים שמעורר תגובה חיסונית חזקה אצל אדם אחד, עשוי להיות בלתי נראה לחלוטין עבור מערכת החיסון של אדם אחר.

כדי להתגבר על המכשול האבולוציוני הזה, קבוצת מחקר בהובלת פרופ' תומר הרץ מהפקולטה למדעי הבריאות באוניברסיטת בן-גוריון בנגב שבעיר באר שבע, יחד עם הסטודנטיות אלינור פאר וליאל כהן-לביא וחוקרים ממכון LJI בארה"ב, מציעה כעת שיטה חישובית חדשנית העוקפת את הבעיה.

במסגרת השיטה, המכונה "סופר HLA", המדענים מהמעבדות בבירת הנגב חיפשו "מחטים בערמת שחת ביולוגית" – פפטידים זעירים (באורך 9 חומצות אמינו) שאמורים להיקשר במקביל למספר רב של גרסאות HLA מקבוצות שונות. בעזרת מודל הסתברותי ואלגוריתמים של למידת מכונה, הם סרקו מאגר התחלתי עצום של למעלה מ-190,000 פפטידים מועמדים, תוך סינון פפטידים שדומים לחלבונים אנושיים "עצמיים".

מתוך המאגר העצום, נבחרו 100 פפטידים שעברו סינתזה ונבדקו במעבדה בארה"ב. התוצאות היו מרשימות: 24 פפטידים אומתו בניסוי כ"סופר-קושרים" אמיתיים. מתוכם, 21 נקשרו לארבע קבוצות-על של HLA או יותר, ואחד הפפטידים אף הצליח להיקשר לתשע מתוך 12 קבוצות אפשריות. לשם השוואה, בכל מאגרי המידע הרפואי בעולם תועדו עד כה רק עשרות בודדות של פפטידים בעלי יכולת קישור רחבה כל כך.

"סופר-קושרים, מסתבר, אינם תופעה נדירה – הם פשוט לא חופשו עד כה בכלים החישוביים הנכונים," מסבירים החוקרים. האלגוריתם החדש מאפשר לתכנן פפטידים בעלי כיסוי אימונולוגי רחב באוכלוסיות מגוונות גנטית, דבר המהווה תנאי סף הכרחי לפיתוח חיסונים יעילים באמת. הגישה רלוונטית במיוחד לפיתוח חיסוני סרטן מותאמים אישית, וכן לחיסונים כנגד פנדמיות עולמיות, שם נדרש כיסוי חיסוני רחב ומהיר. יתרה מכך, השיטה מבטיחה כי קבוצות מיעוט שאינן מיוצגות מספיק במאגרי המידע הקיימים, לא יישארו מאחור.

עבור פרופ' הרץ, מדובר בהתגשמותו של חזון ארוך שנים. הרעיון נולד כבר לפני כ-15 שנה, בשיחה שקיים עם עמיתו ד"ר חן ינובר ממכון KI, כאשר שניהם היו בפוסט-דוקטורט במרכז לחקר הסרטן בסיאטל, והבשיל כעת למחקר פורץ דרך בבאר שבע. "רעיונות טובים", הוא מסכם בסיפוק, "שווה להמשיך לחפור בהם, גם הרבה אחרי שהסקיצה הראשונה נכתבה על הלוח הלבן".