חדשות

חוקרי הטכניון מציגים הסבר חדשני למגבלות הטיפול האנטי סרטני

חוקרי המרכז לרשתות ביולוגיות בטכניון מציעים פרשנות חדשה למנגנוני הסתגלות של תאים סרטניים, להתפתחות גרורות ועמידות לתרופות, המבוססת על תורת הלמידה

אילוסטרציה רעיונית של קרב השחמט בין התאים הסרטניים לתרופות האנטי-סרטניות. איור: מעיין הראל

למרות ההתקדמות העצומה ברפואת סרטן בעשורים האחרונים, שתי תופעות פיזיולוגיות עדיין גובות קורבנות רבים בקרב החולים: גרורות סרטניות ועמידות לטיפול תרופתי. גרורות – נדידתם של תאי סרטן מהגידול הראשוני לאיברים מרוחקים – אחראיות לכ-90% ממקרי המוות מסרטן. התפתחות של עמידות לתרופות היא תופעה שונה, שגם היא נפוצה וקטלנית מאוד.

ההסבר הנפוץ לתופעות אלו מושתת על העקרונות הדרוויניסטיים המוכרים: היווצרות אקראית של מוטציות בזמן חלוקת התאים הסרטניים וברירה טבעית המוכתבת על ידי הטיפול התרופתי ורקמות היעד של הגרורות. עם זאת, תצפיות אמפיריות רבות מאתגרות גישה זו, והטיפולים המושתתים עליה אינם מגדילים משמעותית את תוחלת ההישרדות של המטופל אלא רק בחודשיים-שלושה בממוצע.

כעת מציגים חוקרים בטכניון, במאמר בכתב העת iScience, תפיסה חדשה ושונה באשר לגרורות ולעמידות. על המאמר חתומים הדוקטורנטית אסיל שומר והמנחים פרופ' נעמה ברנר מהפקולטה להנדסה כימית ופרופ' עמרי ברק מהפקולטה לרפואה - שלושתם חברים במרכז לרשתות ביולוגיות. עבודה זו היא המשך של מחקר תאורטי שפרסמה פרופ' נעמה ברנר ב-2017 ב-Nature Communications.

חוקרי הטכניון מתייחסים לסיבוכים האמורים – גרורות ועמידות - כאל מופע של תהליך למידה. בתהליך זה, הלומדים הם התאים הסרטניים עצמם והלמידה מסייעת להם להתגבר על העקה שבה הם מצויים כתוצאה מהטיפול התרופתי או מאופי הסביבה החדשה אליה הגיעו מהגידול הראשוני.

למידה זו אינה מבוססת על תפקיד מוגדר של חלבונים או מסלולים ספציפיים אלא על רשת האינטראקציות ביניהם. היא מבוססת על ניסוי וטעייה ברמת הרשת המוגברים על ידי העקה. מאחר שהתא אינו מצויד ב"תכנית מגירה" להתמודדות זו, הוא מבצע חיפוש אפשרויות אקראי.

במאמרם מציעים החוקרים אנלוגיה בין תהליכי למידה במוח וברשתות מלאכותיות לבין התהליכים המתרחשים בתוך תא בודד ברמת הרשת. הם טוענים כי תורת הלמידה מספקת מסגרת מחשבתית וכלים מתמטיים לתיאור התופעה והבנתה ומראים כיצד מושגים מתורת הלמידה שופכים אור על תופעות בלתי מובנות בתהליכים סרטניים.

הקישור בין תהליכים ביולוגיים לתורת הלמידה הוא חלק מתפיסה חדשנית המתפתחת בשנים האחרונות במרכז לרשתות ביולוגיות בטכניון. תפיסה זו מתייחסת למערכות ביולוגיות כמערכות לומדות המסוגלות להגיב אד-הוק ולהסתגל על ידי אלתור תגובות חדשות נוכח אתגרים בלתי צפויים.

ניסויים שערכו חוקרי המרכז בתאי שמר, תאי עצב, סינפסות, זבובים והידרה חשפו היבטים של מורכבות במערכות הללו: ריבוי סקאלות זמן, דינמיקה בממדים גבוהים, אינטראקציות בחוג סגור, ריבוי פתרונות ואי-הדירות מיקרוסקופית. כל אלה הן תופעות משותפות המאפיינות מגוון רחב של מערכות ביולוגיות – תופעות המהוות בסיס לתהליכי הסתגלות ואינן מובנות תאורטית די צורכן.

במרכז חוקרים תכונות אלו של מערכות דינמיות מורכבות ומנסים, תוך שיתופי פעולה, לחבר תצפיות נסיוניות לתאוריה המתפתחת בתחומי הבקרה והלמידה. במרכז חברים חוקרים מפקולטות שונות בטכניון: הנדסת חשמל, פיזיקה, רפואה והנדסה כימית.

נושאים קשורים:  תורת הלמידה,  מחלת הסרטן,  עמידות לטיפול,  טיפולים לסרטן
תגובות