פרופ' דורון גרבר

השימוש בטכנולוגיה המיקרופלואידית במחקר הביולוגי

שטחי מחקר רבים, כגון הביולוגיה המערכתית, דורשים פיתוח והטמעה של טכנולוגיות חדשות המאפשרות תפוקת מידע גבוהה ויכולת מדידה מדויקת של מערכות גדולות. אחת הטכנולוגיות החדישות הנותנות מענה לדרישות אלו היא הצ'יפ המיקרו-פלואידי (microfluidics) המאפשר ביצוע מערכי ניסוי בעלי תפוקת נתונים גבוהה כגון: סקירה של נתונים ביוכימיים, ביופיזיקליים ותאיים. הצ'יפ המיקרופלואידי המשולב (microfluidic large-scale integration) מכיל מערך מיקרופלואידי בשילוב עם אלפי שסתומים מיקרו-מכנים ומשמש ביעילות במגוון שיטות המחקר הביולוגיות הקלאסיות כדוגמת, שיבוט, PCR, יצירת חלבונים In-Vitro, סקירת תרופות, סינטזה של מולקולות קטנות, מחקר אינטראקציות בין חלבונים וקריסטלוגרפיה. השימוש בצ'יפ בשיטות אלו מקצר באופן משמעותי את זמן הריאקציה, מעלה את הרגישות, מאפשר ביצוע של מספר רב של ריאקציות בו זמנית וכמובן, מפחית את כמויות הריאגנטים הנדרשים לניסוי ובכך מצמצם באופן משמעותי את עלויות הניסוי.

אחת האפליקציות המבטיחות ביותר של הטכנולוגיה המיקרו-פלואידית כוללת שימוש בפלטפורמה זו כדי לסרוק רשתות של אינטראקציות בין חלבונים בשיטה הנקראת PING) (protein interaction network generator . בשיטה זו משתמשים במתקן הכולל אלפי תאי ריאקציה אשר מתוכנתים בנפרד באמצעות שימוש בטכנולוגית ה - microarray. הצמדה של מתקן מיקרו-פלואידי לצי'פ microarray יוצרת בכל תא מערכת נפרדת המכילה חומר בודד שיכול להיות חלבון, DNA, מולקולות קטנות (אפילו ננו-חלקיקים) או מספר חומרים בעלי אינטראקציה משותפת, שהודפסו בתא. באופן זה ניתן להריץ על אותו צ'יפ מספר רב של ריאקציות מבלי שתהיה אינטרקציה בין ריאקציה אחת לשניה.

במעבדתינו מעוצבים מתקנים מיקרו-פלואידיים משולבים המאפשרים בחינת האינטראקציות בין חלבון מוגדר לספריית חלבונים, DNA או RNA. אנו מעוניינים לחקור כיצד נגיפים "חוטפים" את התא המאכסן ומשתלטים על המערכות התאיות. כדי לענות על שאלה זו אנו מנסים ליצור מתקן מיקרופלאידי משולב בו יבוטא חלק נכבד מהפרוטאום האנושי ויאפשר מיפוי של אינטראקציות עם חלבונים ויראליים. הצ'יפ המיקרופלואידי הנ"ל ישמש למספר מחקרים:

במעבדתנו משתמשים בשבבים מיקרופלואידיים למחקרים רבים ומגוונים כדלהלן:

1.בחינת  אינטראקציות בין חלבונים לחלבונים אחרים, ל- DNA ו-   RNA כחלק ממנגנוני בקרה של ביטוי גנים בגדילה והתפתחות תאית כמו גם במצבים פתולוגיים.

2. זיהוי, ריכוז וכימות (כמויות קטנות מאוד) ביו-מולקולות מתוך אקסטרקטים תאיים, נוזלי גוף וכו' לצורך תהליכי דיאגנוסטיקה במחקרים רפואיים ובחינת מרקרים תאיים במצבים נורמליים ופתולוגיים בשילוב עם אנליזה ספקטרוגרפית.

3. מחקר בתחום הסרטן המכוון לריפוי במסגרת רפואה מותאמת אישית. במסגרתו פיתחנו שבב  מיוחד המאפשר גידול של תאי סרטן (שורות תאים וכן תאים מחולים) וחשיפה שלהם לתרופות אנטי סרטניות ביולוגיות וכימיות תוך בחינת השפעת תרופות אלו על חיוניות וחיות התאים. טכנולוגיה זו מאפשרת בחינה בו זמנית של  מספר רב של תרופות וכן ריכוזים שונים שלהם, על תאי הגידול הסרטני של החולה והתאמת הטיפול התרופתי היעיל ביותר עבורו. שימוש בטכנולוגיה זו בקליניקה מקצר את הזמן הדרוש למציאת הטיפול המתאים לחולה, מונע את השימוש בתרופות לא יעילות ובכך מקטין את הסבל שנגרם לחולה ומגדיל את הסיכויים להחלמתו.

4. פיתוח שבבים המאפשרים קיבוע והדמיה בזמן אמת של מודל ה- C. ELEGANCE לצורך מחקר של תהליכי גדילה ובקרה תאית ברמת היצור החי השלם.

5. סריקת ספריות נוגדנים ובחינת יכולות הקישור שלהם לצורך פיתוח נוגדנים תרפויטיים בשיתוף עם חברות פרמה.

6. במסגרת מומחיותינו בתחום המיקרופלואידיקה ויכולתנו לתכנן ולייצר שבבים מסוגים שונים לפי דרישות המחקר, אנו עוסקים גם בשיתופי פעולה רבים הן עם גופים באקדמיה והן עם חברות בתעשייה.