משבר האקלים, החיסון הראשון למלריה, הטלסקופ הענק ששיגרנו לחלל, פריצת הדרך בשיקום רקמות פגועות, וכן, הקורונה עוד איתנו – אירועי המדע החשובים של השנה

שינוי האקלים: ועידה וקוץ בה

אירועי השנה הדגישו עד כמה שינוי האקלים יכול להיות הרסני, אך גם עד כמה מדע האקלים התקדם. הקיץ האחרון ראה גלי חום קיצוניים בצפון אמריקה, שטפונות חמורים בסין ובאירופה ושריפות ענק שהגיעו עד לאזור הקוטב הצפוני. דו"ח ההערכה של הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי האקלים, IPCC, קבע בוודאות כמעט מוחלטת שהעולם מתחמם, ושהסיבה העיקרית לכך היא פליטות גזי חממה עקב פעילות האדם. הדו"ח שיפר תחזיות רבות הנוגעות לאקלים, קישר את התעצמות אסונות הטבע בעולם לשינויי האקלים, והסביר כי נדרשת פעולה עולמית מיידית ונחרצת כדי להגביל את חימום העולם בהתאם ליעדי הסכם פריז.

חיזוק נוסף למדע האקלים הגיע כשמחצית פרס נובל בפיזיקה הוענקה השנה לחוקרים שוקורו מנאבה (Manabe) וקלאוס הסלמן (Hasselmann), שפיתחו מודלים לחיזוי ולניתוח של שינויי אקלים. המחצית השנייה הוענקה לג'ורג'ו פריזי (Parisi), על פיתוח מודלים תיאורטיים המאפשרים לחקור מערכות מורכבות, ובכלל זה מערכות אקלים.

בנובמבר התכנסו מנהיגים ממרבית מדינות העולם בגלזגו שבסקוטלנד לוועידת האקלים, שנועדה לאפשר לעולם לעמוד ביעדי הסכם פריז ולשפר את איכות חייהם של הדורות הבאים. הוועידה רשמה הישגים רבים: בריתות והתחייבויות לעצירת בירוא היערות, לצמצום פליטות המתאן והפחמן הדו-חמצני, ולהפחתת השימוש בפחם, וכן הגדלת תדירות ועידות האקלים העתידיות ומתן סיוע כספי למדינות מתפתחות למימון יעדים אקלימיים. עם זאת, ההתחייבויות הנוכחיות לא יספיקו כדי לעמוד ביעדי הסכם פריז, ומימושן מציב בפני האנושות אתגר כבד. בשנה הבאה ייפגשו מנהיגי העולם במצרים, במטרה להציב יעדים שאפתניים יותר.

אדמה חרבה על רקע בתי זיקוק | צילום: Tom Wang, Shutterstock

יש קשר הדוק בין פליטת גזי חממה לשינויי אקלים ולאירועי קיצון, כמו בצורות וסערות. אדמה חרבה על רקע בתי זיקוק | צילום: Tom Wang, Shutterstock


 

קורונה: שנת החיסונים והווריאנטים

שנת 2020 הסתיימה באישור החיסונים לקורונה של החברות פייזר ומודרנה ובתקווה גדולה לניצחון על המגפה. כעת, בחלוף, 12 חודשים ושלל וריאנטים אנחנו יודעים שהמציאות מסובכת יותר.

במהלך השנה למדנו לא מעט על המחלה ועל דרכי ההתמודדות איתה. רשויות הבריאות המערביות אישרו לשימוש חמישה חיסונים שונים: שני חיסוני ה-mRNA של פייזר ומודרנה, שני חיסונים המבוססים על נגיף לא מזיק שאחד מחלבוני הקורונה הונדס לתוכו (וקטור נגיפי) של החברות אסטרה זניקה וג'ונסון אנד ג'ונסון וחיסון מבוסס חלבון של חברת נובה וקס. בנוסף הופצו ברחבי העולם חיסונים מתוצרת סין, רוסיה והודו שחיסנו מיליארדי אנשים. לחיסונים היה תפקיד משמעותי בהפחתת התחלואה הקשה אצל מחוסנים, אך יעילותם בצמצום ההדבקה בנגיף הייתה מוגבלת עקב הופעת וריאנטים חדשים בעלי יכולת הדבקה מוגברת והצורך ללמוד בדרך הקשה מהו משטר החיסונים המיטבי.

השנה אושרו גם כמה תרופות לחולי קורונה, בהן טיפולים מבוססי נוגדנים המכוונים נגד חלבון ה-Spike של הנגיף. יעילות הטיפולים הללו מוגבלת וחובה לתת אותם מיד אחרי הופעת התסמינים כדי לעצור את הנגיף לפני שיתרבה יותר מדי ויעורר תגובה סוערת של מערכת החיסון. חלקם יעילים פחות נגד וריאנט אומיקרון החדש, וסביר להניח שהשימוש בהם יפחת. תרופה אחרת, בשם איברמקטין, זכתה לפופולריות רבה, אף על פי שיעילותה אפסית. זה לא מנע מאנשים רבים לקחת אותה בכל זאת, לא תמיד במינון הנכון, דבר שהוביל ללא מעט הרעלות.

בסוף השנה אושרו התרופות של חברת מרק ושל חברת פייזר, שפוגעות ביכולתו של הנגיף להתרבות. גם אותן חובה לקבל סמוך למועד הופעת התסמינים, כך שהן לא יועילו לחולים שמצבם כבר הידרדר. בשנה הקרובה אנו צפויים לראות חיסונים ותרופות נוספים נכנסים לשוק ומשפרים את יכולתנו להתמודד עם המחלה, בתקווה לרסן אותה לרמה של הצטננות חורף שגרתית.

חיסוני קורונה | צילום: Fit Ztudio, Shutterstock

התרופות יכולות לעזור, אבל חיסונים הם המפתח העיקרי למיגור המגפה. חיסוני קורונה | צילום: Fit Ztudio, Shutterstock

30 שנות פיתוח: החיסון שחיכו לו רבות

חיסונים הם האמצעי היעיל והחשוב ביותר בהתמודדות עם מחלות זיהומיות, אולם עד כה לא היה שום חיסון שהצליח לפעול נגד טפיל אוקריוטי, אלא רק נגד חיידקים ונגיפים. השנה, לראשונה בהיסטוריה, אושר חיסון נגד מחלת המלריה, ונגד הטפיל העיקרי הגורם לה, Plasmodium falciparum. מדי שנה מתים ממלריה ברחבי העולם כ-400 אלף בני אדם, מהם רבע מיליון ילדים, בעיקר ביבשת אפריקה.

החיסון החדש שאושר, RTS,S או בשמו המסחרי מוסקיריקס (Mosquirix), הוא פרי עבודה של יותר משלושים שנות פיתוח בחברת התרופות הבריטית GSK. החיסון נבדק במשך קרוב לעשור במחקר קליני גדול באפריקה, ובשנתיים האחרונות הופעלה תוכנית פיילוט להפצתו בשלוש מדינות ראשונות, עד לאישורו השנה בידי ארגון הבריאות העולמי.

המחקרים הקליניים והנתונים מהפיילוט העלו שהחיסון בטוח, אך יעילותו נמוכה למדי – הוא נותן הגנה של 30 אחוז בלבד מפני מחלה קשה או מוות. בנוסף נדרשות לשם כך לפחות שלוש מנות חיסון רגילות ועוד מנת דחף, והיעילות של החיסון פוחתת עם הזמן. עם זאת, בהתחשב בשכיחות המחלה באזורים המשווניים והתמותה הרבה ממנו, גם 30 אחוזי הגנה יצילו חיים רבים.

בנוסף, מחקר חדש שבדק את השילוב של החיסון עם טיפול תרופתי מונע מצא יעילות של 60 אחוז במניעת מחלה וכ-70 אחוז במניעת מחלה קשה ומוות. אישור החיסון נותן תקווה למדינות אפריקה, וזריקת עידוד לחברות תרופות שפועלות לפתח חיסונים נוספים למלריה.

 יתושי אנופלס במעבדה לחקר מלריה | צילום: CECILE DEGREMONT / LOOK AT SCIENCES / SCIENCE PHOTO LIBRARY
30 שנות פיתוח, עשר שנות ניסוי. יתושי אנופלס במעבדה לחקר מלריה | צילום: CECILE DEGREMONT / LOOK AT SCIENCES / SCIENCE PHOTO LIBRARY

איברים במבחנה: הלסת שנבנתה מחדש

הנדסת רקמות היא תחום שבו חוקרים ורופאים מנסים לבנות במעבדה רקמות או חלקי רקמה לצורך השתלה לחולים שאיבר מסוים שלהם הפסיק לתפקד או לפצועים שזקוקים לשיקום של איבר פגוע, וכדי ללמוד על תהליכי יצירת רקמות ואיברים. חוקרים מהטכניון הצליחו לשחזר כך רקמת לסת פגועה, בתהליך שיצר מחדש את עצם השן, את רקמת מוך השן שבתוכה ואת כלי דם המזינים אותה. זהו המחקר הראשון שהראה ייצור משולב של רקמה קשה ורכה. המחקר נעשה על חולדות, והצלחתו המחישה שאפשר לשחזר איברים פגועים גם אם הנזק כולל פגיעה בעצמות.

תחום נוסף בהנדסת רקמות הוא יצירת אורגנואידים – איברים מוקטנים שאפשר לגדל בתרבית במעבדה וכך ללמוד על התכונות של האיבר השלם. השנה הצליחו חוקרים ליצור לראשונה אורגנואיד של לב הפועם באופן שמזכיר פעילות של לב אמיתי. למרות גודלו הזעיר – כגודל של גרגיר שומשום – אורגנואיד הלב יוכל ללמד את החוקרים רבות על פעילות הלב, על התפתחותו ועל מחלות לב.

אורגנואיד הלב בפעולה | צילום: The Mendjan Lab
מתכווץ, מתרחב ומזרים נוזלים, למרות גודלו הזעיר. אורגנואיד הלב בפעולה | צילום: The Mendjan Lab

 סרטן: מאבק מותאם אישית 

השנה ראינו כמה חידושים חשובים בחקר הסרטן ובפיתוח רפואה מותאמת אישית. מינהל המזון והתרופות בארצות הברית (FDA) אישר לראשונה תרופה המיועדת לחולים בסוג של סרטן ריאות הכולל מוטציה ספציפית בחלבון מסוים. זו התרופה הראשונה המאושרת נגד החלבון הזה, שהוא בעל עמידות רבה לטיפולים המקובלים בסרטן הריאות.

ממצאים מעודדים הגיעו גם מניסוי קליני מוקדם שנערך בארצות הברית בחיסון מותאם אישית לסרטן. חוקרים מבית החולים "הר סיני" בניו יורק ריצפו את ה-DNA שהופק מהגידולים הממאירים של 13 חולים בסוגי סרטן שונים ונעזרו בפלטפורמה חישובית בשם Openvax כדי לזהות בכל אחד מהגידולים מטרות ספציפיות שיוכלו לעורר את מערכת החיסון של החולה לתקוף את הגידול. אף שמטרת השלב הראשון בניסויים קליניים היא רק לבחון שהטיפול בטוח לשימוש, כפי שאכן נמצא, החוקרים מעידים שהחיסון גם הביא לשיפור במצבם של חלק מהחולים.

לבסוף, חוקרים מאוניברסיטת תל אביב הצליחו להדפיס מודל תלת-ממדי חי של גידול סרטני וכך לדמות בצורה מדויקת יותר מהמקובל את הסביבה של הגידול וגם את התגובות שלו לטיפול תרופתי. הגידול המודפס כולל תאים נוספים שנמצאים בגוף החי ליד הגידול, ואפילו כלי דם. ההישג מקנה יתרון אדיר לחוקרים שיבקשו לבחון את תגובת הגידול לטיפול תרופתי, בהשוואה לשיטות הוותיקות המבוססות ברובן על תרבית של שכבת תאים אחת. ייתכן שההתקדמות הזאת תאפשר בעתיד להדפיס עבור כל חולה דגם תלת-ממדי של הגידול שלו ולנסות עליו טיפולים שונים כדי לזהות את הטיפול המתאים ביותר עבורו.

צילום מיקרוסקופי של מודל גליובלסטומה מודפס בתלת-ממד. | צילום: אוניברסיטת תל אביב
המערכת מאפשרת לבחון השפעת תרופות על הגידול. צילום מיקרוסקופי של מודל גליובלסטומה מודפס בתלת-ממד. | צילום: אוניברסיטת תל אביב

 

תיירי החלל והטלסקופ: השנה בחלל

בתחום החלל נרשמו השנה כמה פריצות דרך. בפברואר נחת במאדים רכב השטח החדש של נאס"א, פרסבירנס (Perseverance). כחודשיים לאחר מכן נעשה ניסוי היסטורי של אחד האמצעים הנלווים שצורפו לרכב: טיסה ראשונה של רחפן בשמי מאדים. המסוק האוטונומי הזעיר ביצע מאז עוד 17 טיסות והדגים טכנולוגיה שתוכל לסייע רבות למשימות רובוטיות, וגם לבני אדם שינחתו על מאדים. לפעילות במאדים הצטרפו השנה גם רכב שטח סיני ולוויין של איחוד האמירויות.

2021 תירשם גם כשנת מפנה בתיירות החלל. בספטמבר שיגרה חברת SpaceX את משימת Inspiration 4 – הפעם הראשונה שבה ארבעה אזרחים פרטיים שאינם אסטרונאוטים מקצועיים הקיפו לבדם את כדור הארץ במשך שלושה ימים. בנוסף, חברת בלו אוריג'ין של המיליארדר ג'ף בזוס (Bezos) וחברת וירג'ין גלקטיק של איל ההון ריצ'רד ברנסון (Branson) החלו לבצע טיסות תיירות תת-מסלוליות, שבהן הנוסעים מגיעים לגבול החלל ונהנים מכמה דקות של תחושת ריחוף. בטיסה הראשונה השתתף בזוס עצמו, לצד וולי פאנק, מקבוצת הנשים האמריקאיות שנאבקו להיות אסטרונאוטיות.

ממש בסוף השנה שוגר טלסקופ החלל ג'יימס וֶבּ, הטלסקופ הגדול והמתקדם ביותר, שצפוי לשפוך אור חדש על היקום ולענות על שאלות כמו מתי נוצרו הגלקסיות הראשונות, איך נוצרים כוכבים ואיפה יש כוכבי לכת עם אטמוספרה שאולי מתאימה לקיום חיים. את התמונות הראשונות מהטלסקופ נקבל כנראה רק באמצע שנת 2022, אחרי הליך ממושך של הכנות לפעילות, את התמונות הראשונות מהטלסקופ אנו אמורים לקבל באמצע 2022.

סרטון: טלסקופ ג'יימס וב והמדע שלו (אנגלית):

מאין באנו? שנת מוצא האדם

במהלך 2021 התפרסמו כמה תגליות שהאירו באור חדש את תולדות האדם – ואת התפשטותו ברחבי העולם. בספטמבר שמענו על טביעות רגליים אנושיות שהושארו בבוץ על חוף אגם באזור שנמצא היום במדינת ניו מקסיקו בארצות הברית. ההפתעה הגדולה הייתה התארוך שלהן – 23-21 אלף שנה לפני זמננו, בימים שבהם קרחונים ענקיים עדיין כיסו את החלק הצפוני של יבשת צפון אמריקה. התגלית מחזקת את ההשערה שבני אדם הגיעו ליבשת מוקדם מכפי שחשבנו, כנראה דרך חופי האוקיינוס, שהיו נקיים מקרח.

עוד לפני כן, ביוני, פורסם מאמר שניתח גולגולת בת 150 אלף שנה אשר התגלתה בצפון מזרח סין. החוקרים טענו שהיא שייכת לאדם ממין חדש למדע, וכינו אותו "הומו לונגי" (Homo longi), שפירושו "אדם דרקון". לטענתם, הוא היה קרוב מאוד למין שלנו, הומו ספיינס – אפילו יותר מהאדם הניאנדרטלי. חוקרים אחרים משערים שהגולגולת עשויה להיות שייכת לאדם הדניסובי המסתורי.

התגלית העיקרית שנזכור מהשנה הזאת הגיעה מישראל: עצמות מאובנות שנמצאו בתחומי מפעל המלט נשר ליד רמלה ושייכות לאדם מטיפוס לא מוכר. שבר הגולגולת ועצם הלסת התחתונה תוארכו לכ-120 אלף שנה לפני זמננו, ולא השתייכו במובהק להומו ספיינס וגם לא לאדם הניאנדרטלי. החוקרים משערים שהוא השתייך לאוכלוסייה קדומה, שהופיעה לפני כ-400 אלף שנה לפחות וייתכן שממנה התפתחו הניאנדרטלים. החוקרים לא העניקו לאוכלוסייה שם ומעמד של מין נפרד במשפחת האדם, אלא מתייחסים למאובן כאל "טיפוס מורפולוגי נשר רמלה".

ממש לפני סוף השנה התפרסם מאמר של קבוצת חוקרים אחרת מישראל, הטוענים שהפירוש של החוקרים מוטעה, והמאובן שייך למעשה פשוט לניאנדרטל מוקדם. המחלוקת, כנראה, תמשיך גם בשנה הבאה.

הממצאים מאתר נשר רמלה | צילום: אילן טיילר ואבי לוין, הפקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב

חלק מגולגולת ולסת תחתונה. הממצאים מאתר נשר רמלה | צילום: אילן טיילר ואבי לוין, הפקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב


שנת ההצלחות: מחקרים ישראלים בחזית המדע

ולסיום, מחקרים ישראלים עמדו השנה בחזית העולמית. כתב העת Science דירג בין עשר פריצות הדרך של השנה את מחקרו של פרופ' יעקוב חנא ממכון ויצמן למדע, שהצליח לגדל עוברי עכברים בסביבה מלאכותית מחוץ לרחם. העוברים התפתחו במערכת הניסוי שלו עד גיל 11.5 ימים, מתוך 20 ימי ההריון של עכברה, וולא נמצאו הבדלים בינם לבין עוברים שהתפתחו בתוך רחם עד שלב זה. המחקר הוא עוד צעד קטן לקראת פיתוח רחם מלאכותי, ובעיקר משפר את היכולת שלנו לחקור ברזולוציה חסרת תקדים את שלבי ההתפתחות של העובר.

עוברים בני חמישה ימים | באדיבות פרופ' יעקוב חנא, מכון ויצמן למדע
הפיתוח מאפשר לחוקרים לבחון את התפתחות העוברים, מחוץ לגוף. עוברים בני חמישה ימים | באדיבות פרופ' יעקוב חנא, מכון ויצמן למדע

מחקר ישראלי אחר נבחר לפריצת הדרך של השנה בפיזיקה, מטעם כתב העת Physics World. ד"ר שלומי קוטלר מהאוניברסיטה העברית בירושלים הצליח להדגים במחקר שזירה קוונטית של מערכות גדולות יחסית, מה שעשוי להיות עוד צעד חשוב בדרך לפיתוח מחשבים קוונטיים ותקשורת קוונטית. לרשימה הסופית של כתב העת הזה הגיע גם מחקר ישראלי נוסף, של פרופ' מרדכי שגב מהטכניון, שבו הצליחו החוקרים לאחד שלושים אלומות לייזר לקרן אחת.