מכון ויצמן הוא מכון מחקר מהחשובים בעולם ולאורך השנים התגלו בו תגליות ששינו את פני המדע ואף האנושות. ישנן חמש תגליות גדולות וחשובות (שאולי לא ידעתם עליהן) שיצאו ממש מפתח המכון, שנמצא בלב העיר, ומסבות לו גאווה לאומית ובינלאומית מאז הקמתו. לפניכם גם חמש תגליות שעליהן שוקדים מדעני המכון בימים אלה ממש.

מכון ויצמן | צילום אבי מועלם

 היה היה ויזק המחשב הראשון במדינת ישראל   

בשנת 1954 נבנה ויזק (Weizac), אחד המחשבים האלקטרוניים הראשונים בעולם, והמחשב הראשון בהחלט במדינת ישראל. המחשב נבנה במכון ויצמן והחל לפעול בשנת 1955, ולמעשה במשך שש שנים היה המחשב היחיד שפעל בכל המדינה

היוזמה לבניית המחשב הייתה של פרופ' חיים לייב פקריס, ראש המחלקה למתמטיקה שימושית במכון ויצמן. הוא התנה את בואו למכון בכך שיהיה קיים בו מחשב התואם את המחשב שעמד לרשותו באוניברסיטת פרינסטון, שכן מחקריו הצריכו חישובים רבים. בין חברי הוועדה שהחליטו על הנושא היה גם אלברט איינשטיין, שהתפלא מדוע ארץ ענייה וקטנה כמו ישראל צריכה מחשב

התקציב לבניית המחשב היה 50 אלף דולר (חמישית מתקציבו הכולל של מכון ויצמן באותה התקופה) ובנייתו ארכה חודשים רביםכמו מחשבים אחרים באותה עת, ויזק היה אחד ויחיד במינו, ותוכניות שנכתבו עבורו התאימו רק לו. הוא שימש למחקר במתמטיקה שימושית, ולביצוע פעולות חישוב ארוכות ומסובכות

המחשב שימש גם את צה"ל, ובדצמבר 1963, לאחר שמונה שנות פעילות, הסתיימה הפעלתו של ויזק, ובמקומו החל לפעול מחשב חדש שנבנה במכון ויצמןהגולםב־5 בדצמבר 2006 הכריז ה־IEEE (המכון להנדסת חשמל ואלקטרוניקה) על ויזק כעל "אבן דרך בהיסטוריה העולמית של הנדסת האלקטרוניקה והמִחשוב". 

ארנון רות, מלכה סלע ודבורה טייטלבאום. תרופה לטרשת נפוצה | צילום באדיבות מכון וייצמן

קופקסון תרופה לטרשת נפוצה שאושרה ע"י ה־FDA

בסוף שנות ה־60 הרכיבו מדעני המכון, פרופ' מיכאל סלע, פרופ' רות ארנון וד"ר דבורה טייטלבאום, כמה מולקולות דמויות חלבון הקרויות קו־פולימרים. הם סברו שהמולקולות האלה יחוללו מחלה הדומה לטרשת נפוצה, אבל הופתעו לגלות שהקו־פולימרים שיצרו מרפאים את המחלה, ולא מחוללים אותה.

במחקר שערכו גילו כי אחת המולקולות מסוגלת למנוע את הסימפטומים של מחלה המשמשת מודל לחקר טרשת נפוצה, ואחד מהקו־פולימרים האלה הפך לתרופה הישראלית המקורית הראשונה, 'קופקסון', המשמשת לטיפול בחולי טרשת נפוצה בכל העולם, ומיוצרת בחברת התרופות 'טבע'.

הפריה חוץ גופית ממצא מקרי מעלה את הסיכוי להרות 

בשנת 2006 פרופ' נאוה דקל מהמחלקה לבקרה ביולוגית במכון בשיתוף עם רופאים מבית חולים 'קפלן' ברחובות דגמו רקמות מרחמן של 12 נשים עם בעיות פוריות, שלא הצליחו להרות גם לאחר טיפולים חוזרים של הפריית מבחנה

עד כאן זהו סיפור מחקרי רגיל לחלוטין, אלא שאז הגיעה ההפתעה: בסיבוב הבא של טיפולי ההפריה החוץ־גופית נכנסו להריון 11 נשים מתוך ה־12 שהשתתפו במחקר

זה הרגע שבו נשמע במעבדה הביטוי המבטיח: "זה מוזר...". האם היה כאן צירוף מקרים, או שעצם נטילת דוגמאות הרקמה הגדילה את הסיכוי להריון? כדי לענות על השאלה הזאת תכננו פרופ' דקל וחברי צוות המחקר ניסוי נוסף, עם נשים אחרות שסבלו מבעיות פוריות. הפעם חולקו הנשים לשתי קבוצות. 45 מתנדבות עברו דגימת רקמות, ו־89 נשים שלא עברו את התהליך הזה היוו את קבוצת הביקורת

התוצאות לא הותירו מקום לספק: נטילת דוגמאות הרקמה הכפילה את הסיכוי להריוןכיצד יכולה דגימת רקמות פשוטה להגדיל את הסיכוי להריון במידה רבה כל כך? בימים אלה מתקיימים ניסויים בבעלי חיים וכן ניסויים קליניים שתכליתם לענות על השאלה הזאת, ואולי לגלות את המנגנון המולקולרי של התופעה

פרופ' נאוה דקל. יותר סיכויים להיריון | צילום אבי מועלם

עם הפנים לעתיד- חמש המצאות שעדיין בתהליכי פיתוח:

1. גידול מוחות זעירים במעבדה ככלי לפיתוח דרכי טיפול במחלות מוח

מדעני מכון ויצמן פיתחו גישה חדשנית לגידול 'מוחות' אדם מתאי גזע עובריים, וכך חשפו את המנגנונים הפיזיקליים והביולוגיים שמשווים למוח מראה דמוי אגוז מלךבעשור האחרון חלה פריצת דרך בחקר התפתחות המוח, כאשר מדענים מאוסטריה גידלו לראשונה מבנים דמויי מוח אדם

מדענים במכון ויצמן התלהבו מהשיטה וקיוו שהיא תאפשר להם להבין תהליכי התפתחות של המוח האנושי

פרופ' אורלי ריינר מהמחלקה לגנטיקה מולקולרית וד"ר אייל קרצברון, אז חוקר בתר־דוקטוריאלי במעבדה של פרופ' ריינר, גילו כי לשיטה החדשה יש גם מגבלות. כדי להתגבר על המגבלות פיתח ד"ר קרצברון גישה חדשה לגידול האורגנואידים החוקרים הגבילו את צמיחתם לציר הגובה, ובעקבות זאת התארגנו התאים בצורת מבנה דק ועגלגל העוטף חלל צר

בשבוע השני של התפתחות ה'מוחות', זיהה ד"ר קרצברון קפלים שהלכו והעמיקו. בשלב זה, פרופ' ריינר לא הייתה משוכנעת שהקפלים שנצפו אכן מדמים את תהליך ההתפתחות של המוח. כדי לבדוק זאת גידלו החוקרים אורגנואידים מתאי גזע שהוכנסה בהם מוטציה הגורמת לתסמונת 'המוח החלק'. החוקרים שיערו כי ההבדל בקפלים נובע מתכונות פיזיקליות שונות של התאים

מכון ויצמן | צילום: אבי מועלם

"יש לנו כאן מודל שהוא לא בדיוק מוח, אבל הוא מודל טוב להתפתחות המוח", אומרת פרופ' ריינר, "ואנחנו מבינים עכשיו טוב יותר למה המוח בחולים הוא חָלָק ולא מקופל". החוקרים מתכננים להמשיך לפתח את המודל, בניסיון להבין מחלות נוספות הקשורות בהתפתחות לקויה של המוח, ובהן מיקרוצפליה (מוח קטן), אפילפסיה וסכיזופרניה

(במחקר השתתפו גם פרופ' יעקוּבּ חנא, המתמחה בטיפול בתאי גזע עובריים, ותלמיד המחקר אדיטיה קשירסגר, מקבוצתה של פרופ' ריינר).

2. פיתוח חיסון נגד מלריה

כדי למגר מהעולם את מחלת המלריה, יש לגבור קודם על מחולל המחלההטפיל הערמומי פלסמודיום פלציפרום, אשר מפתח במהירות עמידות לתרופות

עשורים רבים לאחר שהתגלה, עדיין לא פותח נגד הטפיל חיסון יעיל, שכן מחזור חייו מורכב ביותר. במחקר חדש גילו מדעני מכון ויצמן למדע, יחד עם עמיתים באירלנד ובאוסטרליה, כי הטפיל פלסמודיום פלציפרום ערמומי יותר מכפי שחשבו: אם לא די בכך שהוא יודע להסתתר מפני המערכת החיסונית, הוא גם פועל באופן יזום כדי לרמות אותה.

במחקר קודם גילתה ד"ר נטע רגב־רוצקי מהמחלקה למדעים ביומולקולריים, כי טפילי המלריה מתקשרים זה עם זה תוך כדי הדגירה בתאי הדם האדומים: הם שולחים בועיות זעירות בגודל פחות ממיקרון (פחות ממיליונית מילימטר) המכילות, בין השאר, גם מקטעי דנ"א. הבועיות האלה מאותתות כנראה לטפילים מתי הגיע הזמן להתגלגל לצורות הנקביות או הזכריות שלהםשאת שתיהן יכולים היתושים להעביר מאדם לאדם.

המשך מצאה ד"ר רגב־רוצקי יחד עם עמיתיה, כי במקביל ל'שיחה' בין הטפילים, מנצל הפלסמודיום פלציפרום את ערוץ התקשורת כדי לשלוח מסרים מטעים למערכת החיסונית. כאשר המערכת החיסונית מגלה לבסוף את הטעות, זמן יקר הלך לאיבוד, הזיהום התפשט, וקשה יותר לעצור אותו.

קבוצתה של ד"ר רגב־רוצקי זיהתה חיישן מולקולרי, חלבון אנושי הקרוי Sting, אשר מופעל כאשר הבועיות של הטפיל חודרות למונוציטים. Sting הוא זה המייצר את אזעקת השווא במערכת החיסונית וגורם לה 'לחשוב' כי המונוציטים שלה בסכנה. כאשר השתיקו המדענים את הגן המייצר את החלבון Sting, הופסקה שרשרת התגובות המולקולריות המייצרת אזעקת שווא.

"התחבולה של טפיל המלריה מאפשרת לו לשגשג בדם של החולה", אומרת ד"ר רגב־רוצקי. "אם נלמד לסכל אותה, נוכל אולי בעתיד לפתח דרכים חדשות להתגבר על מלריה".

3. חישוב ההתפתחות האקלימית העתידית

מדעני מכון ויצמן פענחו את המנגנונים הדוחקים את סופות הגשם צפונה ודרומה עם התחממות כדור הארץ. המדענים הראו כי תזוזת אזורי האקלים נובעת במידה רבה מהתגברות התנועה של סופות הגשם לכיוון הקטבים

ממצאים אלה התאפשרו עקב פענוח המנגנונים הפיזיקליים שאחראים לתנועת הסופות באמצעות גישה ייחודית: אימוץ נקודת המבט של הסופה עצמה.  עד לאחרונה לא היה ידוע מה הם המנגנונים הפיזיקליים המחוללים נטייה זו צפונה ודרומה

ד"ר טליה תמרין־ברודסקי, מקבוצתו של פרופ' יוחאי כספי במחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת, פתרה חידה זו כחלק מעבודת הדוקטורט שלהכדי להסביר את הנטייה של הסופות לכיוון הקטבים, בנתה ד"ר תמרין־ברודסקי מודל מתמטי המשלב בין שתי נקודות המבט, ופותר את משוואות הזרימה באטמוספרה.

במחקר הנוכחי הלכה ד"ר תמרין־ברודסקי צעד קדימה, ושילבה את ממצאיה במודלים מורכבים של שינויי אקלים. כך היא גילתה כי מלבד תזוזה במקום ההיווצרות של הסופות הצפויה בהתחממות גלובלית, הדינמיקה של הסופות עצמן לכיוון צפון עתידה להתחזק בשל התעצמות שני התהליכים המשפיעים עליה. בהתחממות גלובלית צפוי שזרמים אלה יהיו חזקים יותר, וכך גם ההסטה.

"אמנם מעלה או שתיים נשמעות מעט, אך כשמדובר באקלים הממוצע לקו רוחב, גם שינוי של עשירית מעלה עשוי להיות דרמטי", מסביר פרופ' כספי. "כזכור, כל ישראל היא ארבע מעלות. ואם, למשל, האקלים של דימונה זז לבאר שבע, זה משמעותי מאוד".  

 רביד שטראוסמן. אנטיביוטיקה נגד סרטן | צילום אבי מועלם

4. תגלית: אפשר לטפל בסרטן באמצעות אנטיביוטיקה

מדעני מכון ויצמן גילו באחרונה גורם חדש המשבש את התגובה של חולי סרטן לטיפול כימותרפי: חיידקים

במחקר מתוארים לראשונה חיידקים החיים בגידולים של סרטן הלבלב בבני אדם, ומכילים אנזים המנטרל תרופה כימותרפית שכיחה לטיפול בסוגי סרטן שונים. באמצעות שימוש במודלים של סרטן בעכברים, הראו החוקרים כיצד טיפול באנטיביוטיקה, בנוסף לכימותרפיה, עשוי להוביל לתוצאות טובות יותר מאשר טיפול בכימותרפיה בלבד.

המחקר נערך במעבדתו של ד"ר רביד שטראוסמן במחלקה לביולוגיה מולקולרית, בהובלת תלמידת המחקר ליאור גלר ובשיתוף פעולה עם ד"ר טוד גולוב ומיכל ברזילי־רוקני מ'מכון ברוד' שבמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס MIT. 

החוקרים בודדו חיידקים מתוך גידולים של חולי סרטן הלבלב, ובדקו כיצד הם משפיעים על רגישות תאים סרטניים לתרופה הכימותרפית גמציטבין. במחקר הנוכחי, נעשו גם ניסויי המשך במודלים של סרטן בעכברים עם שתי קבוצות של חיידקים: כאלה המכילים את צורתו הארוכה של הגן CDD, וחיידקים שבהם הגן הושתק. רק הקבוצה שנשאה בגידולים את ה־CDD השלם גילתה עמידות לתרופה. עם זאת, לאחר טיפול אנטיביוטי, העכברים בקבוצה זו הגיבו גם הם לטיפול הכימותרפי.

שאלות רבות נותרו פתוחות, ושטראוסמן וקבוצת המחקר בודקים כעת אחת מהן: האם ניתן למצוא חיידקים גם בסוגי סרטן אחרים, ואם כן, אילו השפעות עלולות להיות להם על הסרטן ועל רגישותו לתרופות אחרות, כולל משפחה חדשה של תרופות שרותמות את תאי מערכת החיסון למלחמה בסרטן.

5. שיפור הערכים התזונתיים של ירקות ופירות

מחקר חדש במכון ויצמן סולל את הדרך לפיתוח יישומים על בסיס בטלאיניםפיגמנטים צמחיים בצבעי אדום־סגול וצהוב.

את הבטלאינים יוצרים בטבע צמחי מאכל מעטים, ובראשם סלק, פירות של קקטוסים (כולל הפרי של צבר מצויסברס), וכן פרחים מסוימים, כגון בוגנוויליה

פירות הדר. צילום: shutterstock

הבטלאינים נדירים יחסית בהשוואה לקבוצות אחרות של פיגמנטים צמחיים, ועד כה היה ידוע מעט מאוד על אופן היווצרותם

פרופ' אסף אהרוני מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה, וד"ר גיא פולטורק, אז תלמיד מחקר, יחד עם חברי קבוצה נוספים, הצליחו לגלות גן חדש המעורב ביצירת בטלאינים, ומצאו אילו תגובות ביוכימיות הופכות בצמח את חומצת האמינו טירוזין לבטלאינים.

על מנת לבחון את ממצאיהם, פיתחו המדענים שמרים מהונדסים גנטית אשר מייצרים בטלאינים. לאחר מכן ניגשו לאתגר האולטימטיבי: לגרום לצמחי מאכל שאינם מייצרים בטלאינים באופן טבעי, לייצר פיגמנטים אלה

ההצלחה זהרה בצבעים ססגוניים: המדענים ייצרו תפוחי אדמה, עגבניות וחצילים בצבע אדום־סגול. יתר על כן, הם הצליחו לשלוט במדויק באילו רקמות של הצמח יוצרו הבטלאינים. כך, למשל, הפיגמנט צבע אך ורק את פרי העגבנייה, ולא את הגזע או העלים.

מלבד השינוי בצבע היו ליצירת הבטלאינים גם יתרונות בריאותיים: הפעילות נוגדת החמצון ברקמת העגבניות המהונדסות הייתה גבוהה ב־60 אחוז בהשוואה לעגבניות רגילות"בזכות הממצאים הללו", אומר פרופ' אהרוני, "אפשר יהיה בעתיד לגרום לכך שצמחי מאכל ייצרו בטלאינים, על מנת להגביר את ערכם התזונתי". 

יתר על כן, המדענים גילו כי הבטלאינים מגנים על הצמח מפני פטריית העובש האפור, (Botrytis cinerea), הגורמת מדי שנה נזק של מיליארדי דולרים לחקלאות העולמית; בצמחים המהונדסים זינקה העמידות לעובש זה ב־90 אחוזהמדענים אף יצרו גרסאות בטלאינים שאינן קיימות בטבע, והדבר יכול להועיל רבות לתעשיית המזון ולתעשיית התרופות.