מודל חדש שפותח באוניברסיטה העברית מאפשר להפיק מידע על מצב הברזל במוח בצורה לא פולשנית, ובכך לסייע בניטור ואבחון מחלות שונות. "היכולת לסרוק בני אדם בצורה לא פולשנית ולהפיק נתונים על מצב הרקמה שלהם היא סוג של שיא", אומר ל-N12 פרופ' אביב מצר, ממרכז ספרא לחקר המוח באוניברסיטה העברית, אחד מכותבי המחקר שתוצאותיו מתפרסמות היום (שלישי) בכתב העת Nature Communications, מהנחשבים בעולם המדע.
את המחקר הובילה הדוקטורנטית שיר פילו במעבדה לשיטות כמותיות למדידת מבנה המוח ב-MRI. בעוד פעמים רבות רופאות ורופאים מפענחים את התוצאות של סריקת MRI בעזרת אומדן ויזואלי של החלקים השונים במוח, במעבדה של פרופ' מצר מנסים לפתח שיטות שבהן ניתן יהיה להשוות בין הסריקות עם מדדים כמותיים, כלומר כאלה שניתן למדוד באופן מספרי ומכאן קלים יותר להשוואה: "מה שאנחנו מנסים לעשות זה להפוך את ה-MRI ממכשיר שהוא מצלמה למכשיר שייתן מדידות מדויקות של רקמת המוח", אומרת פילו ל-N12. "אנחנו יכולים להקביל את זה לבדיקת דם, שנותנת מידע כמותי לערכים שונים בדם שלנו. או כשאנחנו רוצים לדעת אם יש לנו חום, אז אנחנו משתמשים במדחום כדי להבין מה הטמפרטורה של הגוף ואם היא גבוהה מהטמפרטורה שאנחנו רוצים שתהיה לנו. כך גם אנחנו רוצים שה-MRI יתן מידע כמותי כדי שנוכל להשוות בין נבדקים שונים ונבין תהליכים ביולוגיים שקורים ברקמה, ולא נקבל רק תמונה".
אך כאשר הדבר מגיע לאיסוף מידע כמותי על רקמת המוח שלנו, המצב מסתבך: לרוב יש צורך בבדיקה פולשנית, בין אם מדובר בהזרקת חומר ניגוד לפני בדיקת ה-MRI או ניתוח להוצאת הרקמה ובדיקתה. את המצב הזה מנסים החוקרים מהאוניברסיטה העברית למנוע, וזאת כדי שבעולם הרפואה יוכלו לקבוע את האבחנה לנבדקים עוד לפני שמנתחים אותם: "היום הפרוצדורה היא שהרופא הרבה פעמים מנתח נבדק עם גידול מבלי לדעת בוודאות מה מצבו. הוא שולח את הרקמה לפתולוג ורק בדיעבד מחליטים מה היה שם", מסביר פרופ' מצר. "השאיפה היא שיהיה אפשר להגיד מה המצב של הנבדק בעזרת שיטות כמותיות לפענוח בדיקות -MRI, עוד לפני הניתוח להוצאת הרקמה".
המחקר הנוכחי התמקד בברזל - מינרל חשוב וחיוני לתפקוד המוח. "הברזל חשוב להפקת האנרגיה של המוח, לייצור של שכבות המאפשרות בידוד של רקמת המוח וגם חשוב לתהליכי שיקום", מסבירה פילו. "אבל אם הוא נמצא בכמות גדולה מידי בצורה החופשית שלו, כלומר לא מחובר לחלבונים, הוא יכול להיות רעיל ולהביא למוות של תאים. אז יש איזון הומאוסטטי בין כל הצורות שבהן ברזל יכול להימצא במוח. אנחנו יודעים למשל שבמחלות כמו פרקינסון, אלצהיימר וגידולים סרטניים, יש פגיעה באיזון, כלומר בהומאוסטזיס של הברזל במוח".
שיטת ניתוח הנתונים החדשנית שהוצגה במאמר מאפשרת לחלץ מתוך סריקות ה-MRI מידע על איזון הברזל במוח בעזרת מודל ביו-פיזיקלי שמשלב כמה סריקות שונות של MRI. "מדובר בכמה מדידות שיש להן רגישות שונה לברזל. אחד ההישגים של שיר היה לחבר מידע שהיה בספרות אבל לא חשבו עליו ככה - שלמדידות שונות של MRI יש רגישות שונה לברזל", מסביר פרופ' מצר. לכן כאשר החוקרים חיברו את הסריקות השונות, הם הצליחו להבין את הרגישויות השונות של הMRI לברזל, ומכאן להסיק איזו סביבת ברזל קיימת באזורים שונים במוח. בעזרת הגילויים הללו יוכלו מדענים להבין באיזו תצורה קיים הברזל במוח, ומכאן להסיק גם על מצבם הרפואי של נבדקים.
לבדוק שהשיטה עובדת
ולא רק שיטת הפענוח של בדיקות ה-MRI חדשנית במחקר הזה, אלא גם המתודולוגיה של המחקר. "היה חשוב לנו לבדוק את השיטה שלנו בכמה רמות ורבדים. בעזרת הכימאית ד"ר רונה שהרבני יצרנו דגימות סינתטיות שמחקות את רקמת המוח, ובהן יצרנו באופן מלאכותי הבדלים באיזון הברזל. סרקנו את המבחנות ב-MRI ווידאנו שהשיטה מזהה את ההבדלים הללו", מספרת פילו.
"בשלב הבא רצינו לבדוק שהשיטה עובדת גם במוחו של אדם חי. לכן סרקנו כ-40 אנשים בריאים, צעירים ומבוגרים, וראינו שהשיטה מנבאת שבאזורים שונים במוח, שיש להם תפקוד שונה, יש הבדל גם באיזון של הברזל. לאחר מכן עשינו שיתוף פעולה עם ד"ר טל שחר אשר מנהל כיום את היחידה לגידולי מוח במרכז הרפואי סוראסקי תל-אביב והרופאים ד״ר נבו מרגלית, מנהל המחלקה לנוירוכירורגיה וד״ר אליאל בן-דוד, מנהל היחידה לנוירורדיולוגיה במרכז הרפואי שערי צדק. סרקנו חולים עם גידולי מוח מסוג מנינגיומה לפני שעברו ניתוח. במהלך הניתוח הוצא הגידול ונשלח לביופסיה שהראתה את מצב הברזל בגידולים הללו. כך יכולנו להשוות בין המדידות ב-MRI לבין האיזון של הברזל בגידולים. לשמחתנו היה לנו אישוש שהשיטה רגישה להומאוסטזיס של הברזל בגידולים הללו".
"בשיתוף הפעולה הזה גילינו שהשיטה הפרידה בין רקמה בריאה לבין רקמת הגידול, מה שלא יכולנו לעשות באמצעות MRI בלי להזריק חומר ניגוד", מדגישה פילו. לצידם, ד"ר נעמי חביב בדקה את הפרופיל הגנטי של הגידולים. "התוצאות הראשוניות שלנו רומזות שהשיטה תוכל אולי בעתיד לאפשר סריקה פשוטה שבה לא יצטרכו להזריק את החומר הזה".
"השלב הבא, התקווה היא שאנשי הקהילה, החוקרים והרופאים, יבדקו אם השיטה הזו עוזרת להם לאבחן משהו שהם לא ידעו קודם, למשל שלבי התקדמות של מחלה", מדגיש פרופ' מצר. "הצעד הבא הוא להוכיח שיש לשיטה יתרון רפואי". "שיתוף הפעולה עם ד"ר שחר פתח צוהר לשימוש קליני בשיטה הזו", מסכמת פילו. "זה עדיין בחיתולים, אבל אני מאמינה שבהמשך, ככל שנחקור יותר, נוכל לגלות מה עוד אפשר להשיג עם השיטה הזו".