מאת פֶּסַח בֶּנסֶן • 2 ביולי 2026 ירושלים, 2 ביולי 2026 (TPS-IL) — מדענים ישראלים פיתחו שיטה להפיכת תאים אנושיים למערכות "מקבלות החלטות" הניתנות לתכנות, המאפשרות להם להעריך מספר אותות ביולוגיים בו-זמנית לפני שהם מגיבים. הפריצת דרך עשויה לקדם משמעותית את פיתוח הטיפולים הרפואיים מהדור הבא, שבהם תאים מהונדסים מאבחנים מחלות מתוך הגוף ומספקים טיפול ממוקד רק בעת הצורך.
חוקרים באוניברסיטה העברית בירושלים פיתחו שיטה להנדסת תאים אנושיים למערכות "מקבלות החלטות" הניתנות לתכנות, המסוגלות לעבד ולהגיב למספר אותות ביולוגיים בו-זמנית. ההתקדמות מקרבת צעד נוסף למה שהחוקרים מתארים כטיפולים חיים הניתנים לתכנות.
מדענים שאפו זמן רב להנדס תאים שיכולים לזהות מחלות ולהגיב באופן אוטומטי. עם זאת, מעגלים גנטיים מסורתיים נוטים להיות פחות יעילים ככל שהם הופכים מורכבים יותר. כל שכבת "היגיון" גנטי נוספת מציגה רעש ביולוגי, המפחית את האמינות והופך מערכות כאלה לקשות להרחבה לשימוש קליני.
הגישה החדשה, שפותחה על ידי דוקטורנטית קרן רוֹאָס וד"ר ליאור נסים, מתמודדת עם מגבלה זו על ידי הפחתת מספר הצעדים הגנטיים הנדרשים לקבלת החלטות תאיות. במקום להסתמך על שרשראות ארוכות של תגובות סדרתיות, המערכת משתמשת ב-RNA טרנס-ספליסינג, תהליך תאי טבעי שבו חלקיקי הודעות גנטיות מצורפים יחד. החוקרים שילבו זאת עם אלמנטים רגולטוריים מהונדסים המתפקדים כמעבדים ביולוגיים קומפקטיים.
על ידי ארגון מחדש של אופן עיבוד ההוראות הגנטיות, המערכת מאפשרת לתאים להעריך מספר אותות ביולוגיים בו-זמנית במקום אחד אחרי השני. מבחינה מעשית, תא יכול להעריך מספר תנאים במקביל ולהגיב רק כאשר השילוב הנכון קיים, מה שמשפר את היעילות תוך הפחתת מספר הרכיבים הגנטיים הנדרשים.
כדי להדגים את הקונספט, הצוות בנה התקנים ביולוגיים המחקים אלמנטים בסיסיים של מערכות מחשב. אלה כללו "מַחְבֵּר מלא" ביולוגי, המסוגל לבצע אריתמטיקה בינארית, ו"מַפְצֶה" ביולוגי, הבוחר בין אותות קלט שונים. חלבונים פלואורסצנטיים שימשו להדמיית הפלטים בתוך תאים חיים, מה שאפשר לחוקרים לצפות במעגלים המהונדסים פועלים בזמן אמת.
המערכת כוללת גם מנגנון בטיחות מובנה: אם תא מזהה תצורה לא חוקית או עמוסה מדי, הוא מייצר אות אזהרה. החוקרים אומרים שתכונה זו עשויה לסייע בזיהוי שגיאות ושיפור הבקרה ביישומים ניסיוניים ותרפויטיים עתידיים.
החוקרים הדגישו שהמערכת עדיין בשלב ניסיוני ולא נבדקה עדיין בהגדרות קליניות.
הגישה עשויה להיות בעלת יישומים עתידיים בטיפול ממוקד בסרטן, שבו תאים מהונדסים יתוכנתו לזהות שילובים ספציפיים של אותות הקשורים לגידולים לפני שחרור תגובה טיפולית. הפעלה מותנית זו עשויה לסייע בהפחתת נזק לרקמות בריאות בהשוואה לטיפולים קונבנציונליים מסוימים.
במחקר אימונותרפיה, הצוות הדגים גרסה של המערכת שבה תאים תוכנתו לייצר אינטרלוקין-15 (IL-15), חלבון המשפר את פעילותם של תאי חיסון הנלחמים בסרטן. איטרציות עתידיות עשויות לאפשר הפעלה מדויקת יותר של מערכת החיסון, תוך הגבלת גירוי מיותר במקומות אחרים בגוף.
יישום פוטנציאלי נוסף הוא שחרור תרופות מקומי. במקום לפזר תרופות באופן מערכתי, תאים מהונדסים יכולים לתפקד כחיישנים ויחידות ייצור פנימיות, המייצרות מולקולות טיפוליות רק כאשר מזוהים תנאי מחלה ספציפיים בסביבתם המיידית.
חוקרים מציעים שהגישה עשויה בסופו של דבר לתמוך בפיתוח תרופות המעוצבות יותר כמו תוכנה, שבה "קוד" ביולוגי מכוון תאים חיים לאבחן ולטפל במחלות. עם זאת, הם מדגישים שהעבודה נותרת ניסיונית.
המחקר פורסם בכתב העת המדעי המוערך Nature Communications.
