פרס הנובל לרפואה – על ניאנדרטלים וקורונה
יש מי שהופתעו מכך שפרס הנובל לרפואה הוענק השבוע לפליאו־גנטיקאי, אבל חוקרים אומרים שהבנת אבות־אבותינו עוזרת להסביר את בריאותו של האדם המודרני – גם במאבק מול הקורונה.
זוכה הנובל הטרי סוונטה פאבו נחשב לאבי הפליאו־גנטיקה והפליאו־גנומיה, תחומים שמטרתם לשחזר את המידע הגנטי של קרובי משפחה של האנושות שנכחדו מזמן. אולם הפרס הוביל אנשים לתהות מדוע חלוץ המחקר בתחום זכה דווקא בנובל לרפואה. מה היתרון הרפואי, לדוגמה, בידיעה שלבני אדם מודרניים יש בממוצע כשני אחוזי דנ"א ניאנדרטלי, אחת התגליות הגדולות של פאבו?
זו השנה השנייה ברציפות שהמדענים שפיתחו את חיסוני ה־mRNA היו צפויים לזכות בפרס. ככלות הכול, מיליונים ברחבי העולם כבר מודעים לטכנולוגיה שלהם, לאחר שנדקרו בה בכתפיהם. אך ועדת הנובל, הנוטה לתגמל מחקרים בני עשרות שנים, בחרה דווקא בפאבו: "המחקר המהפכני הזה בגנטיקה ואבולוציה נופל בטווח הנושאים שיכולים ואמורים לזכות בהכרה של פרס נובל לפיזיולוגיה או רפואה", אומר דיוויד פנדלברי, ראש המחקר במכון ISI של חברת האנליטיקה קלריבייט. "עם זאת, זה לא פרס על תגלית רלוונטית לרפואה קלינית, שרבים ציפו לו השנה לאחר שבשנה שעברה התמקד פרס נובל בפיזיולוגיה".
הפליאו־גנטיקאית אווה־מריה גייגל מסוכנות המחקר הצרפתית CNRS אמרה ש"מוצדק לחלוטין" לתת לפאבו פרס נובל לרפואה. "אסור לשכוח שרפואה היא שמירה על בריאותם של בני אדם. לכן עלינו להבין תחילה את הביולוגיה".
פאבו עצמו סיפק דוגמה לכך בשנת 2020, כשהראה שלבני אדם עם קטע מסוים של דנ"א ניאנדרטלי יש סיכון גבוה יותר ללקות בתסמינים חמורים יותר כשהם נדבקים בקורונה. המחקר עשוי להצביע על סיבה אפשרית לכך שהקורונה התבררה כקטלנית יותר במקומות כמו דרום אסיה, ששם לאנשים רבים יש קטע דנ"א רלוונטי יותר מאשר באפריקה. עם זאת, לא סביר שהמחקר יתרום לטיפול או לגישה חדשה לקורונה.
"זה רק נושא קטן ומשני" בכמות המחקר העצומה של פאבו, אומרת גייגל. עם זאת, הוא משמש דוגמה לאופן שבו הפליאו־גנטיקה שוזרת את ההווה עם העבר הרחוק. "אנו יכולים להבין, למשל, אילו גנים סייעו בעבר להסתגל לשינויים במציאות, ולכן חשובים לבריאותנו הנוכחית", אומרת האנתרופולוגית הגנטית אוולין הייר מהמוזיאון הלאומי להיסטוריה של הטבע של צרפת, והזכירה לדוגמה את מחלת הסוכרת.
פרס הנובל לפיזיקה – להפריך את איינשטיין
הפיזיקאי האמריקני ג'ון קלוזר זכה בפרס נובל לשנת 2022 על ניסוי פורץ דרך שמצדיק את אמיתות מכניקת הקוונטים – תיאוריית יסוד השולטת בעולם התת־אטומי, שהיא היום הבסיס לתחום מתפתח של מחשבים חזקים במיוחד. אך כשערך את מחקרו בשנות השבעים, קלוזר קיווה דווקא למהפכה בתחום – הוא רצה להוכיח שאלברט איינשטיין צדק בדחייתו את התורה: "האמת היא שקיוויתי מאוד שאיינשטיין ינצח, ושמכניקת הקוונטים נותנת תחזיות שגויות", אומר המדען בן ה־79.
לפי מכניקת הקוונטים, שני חלקיקים או יותר יכולים להתקיים במה שמכונה "מצב שזור" – מה שקורה לחלקיק אחד בזוג השזור קובע מה קורה לאחר, ללא קשר למרחק בין השניים. הדבר סותר את תורת היחסות של איינשטיין, שקבעה ששום דבר – כולל מידע – לא יכול לנוע מהר יותר ממהירות האור. ב־1935 הוא דחה את הממד הזה של השזירה הקוונטית. איינשטיין האמין שמוכרחים להיות "משתנים נסתרים" שהורו לחלקיקים כיצד להתנהג. זאת הייתה מחלוקתו עם חברו ויריבו האינטלקטואלי נילס בוהר, האב המייסד של תורת הקוונטים.
בשנת 1964, הפיזיקאי האירי ג'ון בל הציע דרך תיאורטית למדוד אם אכן קיימים משתנים נסתרים בתוך חלקיקים קוונטיים. קלוזר הבין שהוא יכול לפתור את מחלוקת בוהר־איינשטיין אם יוכל ליצור את הניסוי הנכון. "יועץ התזה שלי חשב שזו הסחת דעת מהעבודה שלי באסטרופיזיקה", הוא נזכר, אך הוא לא נרתע וכתב לבל. זה עודד אותו להתקדם, ולאחר שקלוזר השלים את הדוקטורט שלו והחל לעבוד באוניברסיטת ברקלי – הוא הצליח להתחיל לעבוד על הניסוי עם סטיוארט פרידמן.
הם מיקדו לייזר באטומי סידן, וגרמו להם לפלוט חלקיקים של זוגות פוטונים שזורים שנורו לכיוונים מנוגדים. השניים השתמשו במסננים כדי למדוד אם החלקיקים מתואמים. לאחר מאות אלפי ניסויים, הם גילו שהזוגות מתואמים יותר ממה שאיינשטיין היה צופה.
בזמנו המדענים המובילים בתחום לא התרשמו, כולל הפיזיקאי הנודע ריצ'רד פיינמן, שאמר לקלוזר, "המחקר מטופש לחלוטין, אתה מבזבז את הזמן והכסף של כולם", והשליך אותו מהמשרד שלו. הטלת ספק בבסיס מכניקת הקוונטים נחשבה אז למיותרת.
אולם לא זו הייתה דעתה של ועדת נובל, שהעניקה לקלוזר, לאלן אספקט מצרפת ולאנטון ציילינגר מאוסטריה את הפרס המדעי היוקרתי בעולם על עבודתם החלוצית. "נדרש הרבה זמן עד שאנשים הבינו את חשיבות העבודה", מצחקק קלוזר, "כולם אמרו לי שזה מטופש".
קלוזר מספר שהתיאוריה של איינשטיין משכה אותו יותר מזו של בוהר, שאותה הוא מודה שלא הבין לגמרי. אבל עם הזמן הוא גילה את הערך האמיתי של הניסויים שלו ושל שותפיו. ההוכחה שאפשר להפיץ פיסת מידע בין חלקיקים עומדת כיום בליבת מחשוב הקוונטים.
קלוזר מצביע על לוויין התקשורת המוצפן־קוונטית של סין, "מיסיוס", המסתמך על פוטונים שזורים במרחק של אלפי קילומטרים זה מזה. "לא הוכחנו מהי מכניקת קוונטים, אלא הוכחנו מה היא לא", הוא אומר, "ויש יישומים מעשיים לידיעה מה היא לא".
פרס הנובל לכימיה – מדענים משחקים בלגו
"כל מיני דברים משוגעים" – כך מתארת פרופ' קרולין ברטוזי (55), זוכת פרס נובל לכימיה לשנת 2022, את מפעל חייה: מחקר העוסק, לדבריה, ב"כימיה בתאים ובבני אדם". כשהחלה את המחקר שלה ב־1997, המדענית מסטנפורד התכוונה רק לצפות בהתפתחות של מולקולות מסוימות על פני השטח של תאים סרטניים. אולם כיום לפחות שתי חברות – שלהקמתה של אחת מהן הייתה ברטוזי שותפה – מפתחות טיפולי סרטן חדשניים הודות לתגליותיה.
ממצאיה עשויים להיות מיושמים בתחומים רבים, ובהם מתן טיפולים בדיוק רב, הבנה טובה יותר על אופן פעולתן של תרופות בתוך הגוף והדמיית חיידקים. "אני לא יכולה למנות את כולם", היא אומרת, "ואת הרוב המוחלט של השימושים האלה לא הייתי מצליחה לחזות מעולם".
מסעה התחיל כשתוך כדי לימודי קדם־רפואה בהרווארד היא גילתה שיש לה תשוקה לכימיה אורגנית. הנושא ידוע לשמצה כקשה ומסובך, אבל היא מייחסת את העניין הרב שלה בו לזכותו של "מרצה מדהים", פרופ' דיוויד אוונס המנוח, שהפיח חיים בתחום ושינה את מהלך חייה. "אמרתי למשפחה שלי, תשכחו מלימודי הרפואה – אני הולכת להיות כימאית", מספרת ברטוזי, בת למשפחה שאפתנית: אחותה מרצה למתמטיקה יישומית ואביה פרופסור לפיזיקה.
לאחר שסיימה את הפוסט־דוקטורט והצטרפה לסגל אוניברסיטת ברקלי, ביקשה ברטוזי לבחון מקרוב את הרב־סוכרים (גליקנים), פחמימות מורכבות הממוקמות על פני השטח של תאים, ו"עוברות שינויים מבניים" כשהתאים נעשים סרטניים. "לא היו אז כלים לדימות סוכרים, כמו במיקרוסקופ למשל", היא אומרת. היא הגתה רעיון לדימות כזה, שדרש שני חומרים כימיים שמתאימים זה לזה באופן מושלם, כמו חתיכות לגו.
פיסת הלגו הראשונה מוזנת לתאים באמצעות סוכר. התא מעבד את הסוכר ומותיר את פיסת הלגו על קצה הגליקן. הפיסה השנייה של הלגו, מולקולת פלואורסצנט, מוזרקת לגוף. שני חלקי הלגו נצמדים זה לזה, וכך גליקנים חבויים מתגלים תחת מיקרוסקופ.
הטכניקה שואבת השראה מ"כימיית הקליקים" שפיתחו בנפרד מורטן מלדאל מדנמרק ובארי שארפלס האמריקני, שותפיה של ברטוזי לזכייה בפרס. אבל התגליות שלהם הסתמכו על שימוש בנחושת בתור זרז, והיא רעילה לגוף. אחת התגליות הגדולות של ברטוזי הייתה השגת אותה תגובה יעילה במיוחד ללא הנחושת.
ההצלחה השנייה שלה הייתה לגרום לכל זאת לקרות בלי לפגוע בתהליכים אחרים בגוף: "היופי הוא שאפשר לקחת את שתי פיסות הלגו ולהצמיד אותן יחד, גם אם הן מוקפות במיליוני צעצועי פלסטיק אחרים ודומים מאוד", מסבירה ברטוזי. היא טבעה את שם התחום: "כימיה ביו־אורתוגונלית" – כלומר תגובה שאינה מפריעה לתהליכים ביו־כימיים אחרים.
לבניית הטכניקה הזו נדרשו עשר שנים. כעת חוקרים ממנפים את פריצות הדרך הללו לפיתוח טיפולי סרטן. גליקנים על תאים סרטניים "מסוגלים להסתיר את התא הסרטני מהמערכת החיסונית – ולכן הגוף שלנו לא יכול להילחם בו, כי הוא לא יכול לראות אותו", היא מסבירה. אולם בעזרת כימיה ביו־אורתוגונלית, "פיתחנו סוג חדש של תרופה, שבעצם מתנהגת כמו מכסחת דשא". חתיכת הלגו הראשונה נצמדת למשטח התא הסרטני, והשנייה, שמתחברת אליה, מצוידת באנזים ש"מכסח את הסוכרים כאילו הם דשא: הוא מכסח והסוכרים נושרים", היא מוסיפה בחיוך. התרופה נבדקת כעת בשלבים הראשונים של ניסוי קליני.
חברה אחרת מבקשת להשתמש בכימיה ביו־אורתוגונלית כדי לדייק טיפולים נגד סרטן. חתיכת הלגו הראשונה מוזרקת לגידול, ואז השנייה, הנושאת את התרופה, נצמדת אליה ופועלת רק על המטרה שלה. "זה מאפשר לאונקולוג לטפל בגידול ולהרוג אותו בלי לחשוף את כל גופו של האדם לחומר כימי רעיל", מסבירה ברטוזי, "אני מקווה שזה ישפיע לטובה על בריאות האדם, אבל האנשים שיקבעו את זה יותר ממני הם הסטודנטים והפוסט־דוקטורנטים שמצטרפים למעבדה שלי".
