מדע בדקה: אתגר דלי הקרח נגד מחלה ניוונית

בסוף שנת 2014 הוצפו הרשתות החברתיות בסרטונים של אנשים ששופכים על עצמם מי קרח. האתגר המוזר נועד לעורר מודעות ולגייס תרומות למחקר של מחלת ALS, מחלה ניוונית חשוכת מרפא שגורמת להרס של תאי עצב הקשורים לתנועה. התאים הפגועים אינם מפעילים את השרירים, והם נחלשים ומתנוונים עד לשיתוקם המוחלט.

השקעת מיליוני דולרים במחקר הובילה לפריצות דרך בהבנת גורמים הקשורים למחלה. באחד המיזמים, שמומן בחלקו בזכות תרומות שנאספו ב"אתגר דלי הקרח", התגלה גֵן שמוטציות בו קשורות למחלה. במאמר בכתב העת Nature Genetics, דיווחו יותר מ-80 חוקרים מ-11 מדינות כי זיהו את הגֵן, NEK1, הפגום אצל כשלושה אחוז מהחולים. על אף שכיחותו הנמוכה, הגֵן הפגום קיים גם אצל חולים שאין להם רקע משפחתי וגם במשפחות של חולים, לכן הבנת תפקידו עשויה לסייע בפענוח מנגנון המחלה.

גן זה הוא לא התגלית הראשונה שנעשתה בזכות אתגר דלי הקרח. חוקרים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס גילו באוגוסט 2015 חלבון הפגום אצל רוב חולי ALS ומוביל למוות של תאי עצב. הוספת גרסה תקינה של החלבון לתרבית של תאי עצב מנעה את מות התאים.

נעם לויתן

2. הבד שמתקן את עצמו

גילינו חור בחולצה האהובה שלנו? רכבת בגרביון? אין בעיה, רק צריך להוסיף מעט מים והבגד כבר יתקן את עצמו:

מדענים מאוניברסיטת פנסילבניה פיתחו חומר המאפשר תיקון עצמי של בדים שונים. היכולת הזו מבוססת על תכונות של חלבון המשמש לתיקון עצמי של השיניים המקיפות את טבעות ההצמדה ברגלי דיונונים, ומכאן שמו SRT (קיצור של squid ring teeth). החוקרים ייצרו את החלבונים בעזרת חיידקים מהונדסים גנטית, וטבלו את הבד בתמיסות החלבונים כדי ליצור כמה שכבות דקיקות של ציפוי, בעובי כולל של מיקרון (אלפית המילימטר). במקרה של קרע, חלבונים סמוכים יכולים להיצמד זה לזה מחדש, כשהם נמצאים בסביבה מימית. המים מאפשרים לחלבונים ליצור קשרים כימיים יציבים, הנשמרים גם כשהבד מתייבש.  אפשר גם לשלב בציפוי אנזימים שיוכלו לנטרל כימיקלים מזיקים ובכך ליצור דור חדש של בגדי מגן, המסוגלים גם לתקן את עצמם וגם להגן על עובדים בסביבות מסוכנות.

עמית שרגא

3. טיטניום וזהב: שתלים קלים וחזקים יותר

טיטניום הוא אחד החומרים הנפוצים כיום בייצור מפרקים מלאכותיים, שתלים לבביים שונים, כתרים וגשרים לשיניים ועוד. הוא מתאים לכך בזכות חוזקו, משקלו הקל, החיכוך הנמוך עם משטחים אחרים ויכולתו להשתלב בהצלחה ברקמות הגוף השונות, אבל גם לשתלי טיטניום יש מגבלות, בעיקר בלאי המחייב לעיתים את החלפתם.

חוקרים מאוניברסיטת רייס בטקסס ומכוני מחקר נוספים, דיווחו בכתב העת Science Advances על פיתוח סגסוגת של טיטניום וזהב בעלת תכונות משופרות. הסגסוגת מורכבת מיחידות של שלושה אטומי טיטניום ואטום זהב אחד (β-Ti3Au), חזקה פי ארבעה מסגסוגות טיטניום אחרות ומקדם החיכוך שלה נמוך בהרבה, מה שיכול להאריך את תוחלת החיים של שתלים מסגסוגת זו במידה ניכרת. בנוסף, הסגסוגת קלת משקל ונספחת בקלות למשטחים קרמיים, תכונה המפחיתה את עלויות הייצור.

הסגסוגת החדשה עדיין לא נכנסה לשימוש בתעשייה הביו-רפואית, אך לדברי החוקרים, בדיקותיהם מעלות שהיא יכולה להחליף את סגסוגות הטיטניום המשמשות כיום במוצרים רפואיים רבים.

ד"ר לביא ביגמן

4. צעד קטן בדרך לנעורים נצחיים

בגוף יש סוגים רבים ושונים של תאים, הנוצרים מתאי גזע. אלה תאים שממשיכים להתחלק כל החיים, ואם תא מסוים נפגע, תאי הגזע אחראיים להחליפו בתא בריא. עם הזמן תאי הגזע מאבדים מיעילותם, והשחיקה הזו היא הזדקנות. תהליך ההזדקנות אינו תוצאה של פגמים או בעיות מקריות, אלא נתון לשליטה ובקרה של גֵנים. 

חוקרים מאוניברסיטת ניו יורק הצליחו להפעיל מחדש את הגֵן NANOG בתאים בוגרים. הגן הזה מפעיל קבוצת גנים השומרים על זהותו של תא הגזע, ומחדשים את המאגר של תאים אלה. NANOG מושתק בתאים בוגרים כחלק מההזדקנות, והפעלתו מחדש גרמה לתאי הגזע הזקנים לחזור ולתפקד בדומה לתאים צעירים.

המחקר התבצע על תאים בתרבית, והדרך למניפולציות כאלה באורגניזמים שלמים ארוכה מאוד ורצופת מכשולים. עם זאת, הממצאים מחזקים את התקווה שהאנושות תצליח לפצח את תהליך ההזדקנות ולהגיע לנעורי נצח.

פבלו סקלי

5. האם יהיה מספיק חשמל למחשבי העתיד? 

דוח מיוחד של התאחדות יצרני המוליכים למחצה (SIA) בארה"ב, מזהיר כי לפי קצב הגדילה המשוער, עד שנת 2040 (ואולי אף קודם), צריכת האנרגיה של מעבדים תהיה גדולה ממה שהעולם כולו מסוגל לספק.

חוק מור שנוסח בשנת 1965 קובע כי בכל שנה (בערך) מוכפל מספר הטרנזיסטורים במעבד סטנדרטי. התחזית ממשיכה להתממש, ובכל שנה יוצאים לשוק מחשבים מהירים יותר ויותר. למרות החידושים הרבים בשיטות הייצור והמיזעור, המפחיתות את צריכת החשמל, גם כאשר הטרנזיסטורים זעירים וקרובים מאוד זה לזה, הם עדיין דורשים אנרגיה מסוימת לכל כמות מידע. שקלול של כמות האנרגיה הזו עם תחזיות לגבי התקדמות כוח החישוב ותפוצת המעבדים, מעלה כי בטכנולוגיות הנוכחיות, המגבלה על הגדלת כוח החישוב מעבר לשלב מסוים תהיה מחסור באנרגיה.

יש לנו עוד כ-25 שנה, אבל כבר עכשיו מתחילים לחשוב על דרכים מהפכניות לייעל את המעבדים – כמו מחשבים קוונטיים או מחשבים ביולוגיים, וגם לא יזיק לחשוב על דרכים יעילות יותר להפקת אנרגיה.

כרמל שור