מאת פֶּסַח בֶּנְסוֹן • 1 באוגוסט 2025
ירושלים, 1 באוגוסט 2025 (TPS-IL) — מדענים ישראלים חשפו מנגנון פיזי מפתיע שעשוי להשפיע על התפתחות מחלת אלצהיימר, ומעלה אפשרויות חדשות לטיפול במחלות נוירודגנרטיביות.
המחקר מצא כי כיוון השדה המגנטי על פני משטחים יכול להשפיע על האופן שבו חלבון עמילואיד-בטא – גורם מרכזי באלצהיימר – מתאסף לסיבים מזיקים במוח.
המחקר, בהובלת יעל קפון, דוקטורנטית במכון לפיזיקה יישומית באוניברסיטה העברית בירושלים, פורסם לאחרונה בכתב העת המדעי ACS Nano. המחקר בוצע בהנחיית פרופ' יוסי פלטיאל ובשיתוף פעולה עם פרופ' אהוד גזית מאוניברסיטת תל אביב.
הממצאים מצביעים על כך שכיוון סיבוב האלקטרונים – הנקבע על ידי המגנטיות של משטח – יכול להשפיע באופן משמעותי על כמות, אורך ומבנה סיבי העמילואיד.
"אנחנו מתחילים לראות שהביולוגיה עשויה להיות רגישה יותר לספין ממה שחשבנו", אמר פלטיאל. "העבודה שלנו מראה שכוחות הקשורים לספין יכולים להשפיע ישירות על האופן שבו חלבונים מצטברים. זוהי ממד חדש שיש לקחת בחשבון כשחושבים על מחלות כמו אלצהיימר, הכוללות הצטברות של סיבים מסוג זה."
במרכז המחקר עומד הפפטיד עמילואיד-בטא (Aβ₁–₄₂), הידוע בתפקידו ביצירת פלאקים דביקים במוחותיהם של חולי אלצהיימר. החוקרים בחנו כיצד פפטידים אלו מתאספים מעצמם על משטחים מגנטיים, וגילו שכיוון הספין של האלקטרונים – המיושר על ידי השדה המגנטי – שינה באופן דרמטי את תהליך ההיווצרות.
כאשר המגנטיות של המשטח הצביעה בכיוון אחד, חלבוני העמילואיד יצרו כמעט פי שניים סיבים – חלקם ארוכים פי 20 – מאשר כאשר המגנטיות הופכה. כאשר נעשה שימוש בגרסה של הפפטיד עם כיראל הפוך, התבנית גם התהפכה, מה שמצביע על אפקט תלוי-ספין חזק.
התופעה העומדת בבסיס תוצאות אלו ידועה כבחירה ספינית מושרית כיראל (CISS). אפקט זה מתאר כיצד מולקולות כיראל – בעלות "ידניות" ספציפית – מגיבות באופן שונה לאלקטרונים בהתאם לספין שלהם. בעוד ש-CISS נחקר בעבר בכימיה ובמדעי החומרים, הוא זוכה כעת לתשומת לב בזכות תפקידו הפוטנציאלי בתהליכים ביולוגיים.
"ממצאים אלו מוסיפים שכבה חדשה להבנתנו את היווצרות העמילואיד", אמר גזית, מומחה בהתאספות עצמית של חלבונים. "הם מרמזים שתכונות פיזיקליות כמו ספין אלקטרונים – ולא רק אינטראקציות ביוכימיות – יכולות למלא תפקיד משמעותי באופן שבו מבנים מזיקים אלו מתפתחים. זה פותח אפשרויות חדשות לעיצוב טכנולוגיות המשפיעות על התנהגות חלבונים בדרכים ממוקדות ולא פולשניות."
באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים וספקטרוסקופיית אינפרא-אדום, הצוות מצא שלא רק שהסיבים נבדלו במספרם ובאורכם, אלא גם שהסידור המולקולרי הפנימי שלהם השתנה בהתאם לכיוון הספין של המשטח. המשמעות היא שקיטוב ספיני יכול להיות גורם נשלט במניעה או שינוי של מבני עמילואיד הקשורים לניוון עצבי.
בעוד שהמחקר עדיין בשלב בסיסי, הוא עשוי לסלול את הדרך לגישות חדשניות לשליטה בהצטברות חלבונים. הצוות מדמיין יישומים עתידיים כגון ננו-חלקיקים מקוטבים בספין או מסננים מגנטיים שעשויים לשבש או להפנות הצטברות חלבונים מזיקה, עם שימושים פוטנציאליים בטיפול באלצהיימר והפרעות קשורות.
"מחקר זה נותן לנו כלי חדש לבחון כיצד חלבונים מתחברים", אמרה קפון. "אנו מקווים שהוא יסייע להנחות מחקר עתידי כיצד להאט, למנוע או להפנות תהליכים אלו באופן מבוקר.
