הקץ ליתושות וכל התודות ליתושים: הכירו את פרויקט היתוש הטרויאני FlyGEM

קבלו אותם, חברי הקבוצה לשנת תשע"ט: 

הדר בויום (מדעי החיים), אסף ויטל (מדעי החיים), אופיר הורביץ (מדעי החיים ופסיכולוגיה), יואב דגמי (מעבדה רפואית), חן זינגר (מדעי החיים), נופר כהן (מדעי החיים), מי-טל בנר (מדעי החיים), רעות רחמים (מדעי החיים)

מנחים: פרופ' ליטל אלפונטה, ד"ר רמאון בירנבאום, עדן עוזר, דרור אייזיק, מור פסי

ביולוגיה סינתטית היא תחום העוסק בהנדסת אפליקציות ביולוגיות למטרות שימושיות. כלומר, התחום משלב מחקר ביולוגי והנדסה וככזה, כולל שיטות וגישות רבות מעולם ההנדסה, הביולוגיה והביוטכנולוגיה. ביולוגים סינתטיים עוסקים באופי מערכות ביולוגיות ותפקודם של אורגניזמים, ובאופן בו ניתן לרתום אותם לטובת בני האדם והחברה.

iGEM הם ארגון עצמאי וללא מטרת רווח המוקדש להתקדמות בתחום הביולוגיה הסינתטית ומקדם קהילה פתוחה ושיתופי פעולה על ידי תחרות ידידותית. התחרות מדי שנה מכנסת כ-6,000 סטודנטים באירוע המרכזי של התחרות, הנקרא ג'ימבורי. התחרות הראשונה כללה חמש קבוצות בשנת 2004 וכיום מונה 340 קבוצות מ42 מדינות. אוניברסיטת בן-גוריון בנגב הייתה האוניברסיטה הראשונה בישראל שהשתתפה בתחרות ביחד עם הטכניון, וזוהי השנה השישית שהיא שולחת קבוצה מטעמה.

חיידק ה-Bti התגלה לראשונה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב במחלקה למדעי החיים והוא כיום אחד מ"כלי הנשק" הנפוצים ביותר להדברה ביולוגית של יתושים ברחבי העולם

אחת הבעיות הגדולות במדינות העולם השלישי, וגם אצלנו בישראל בנגב, היא הפצת מחלת הלשמניה, שידועה גם כ"שושנת יריחו". ידוע שיתושים הם מפיצים עיקריים של מחלות קשות יותר ופחות בכל העולם, כולל  מלריה, קדחת הדנגי, וירוס הזיקה, קדחת צהובה, נגיף הצ'יקונגוניה, קדחת הנילוס המערבי, דלקת קרום המוח היפנית ועוד מחלות עם שמות מפחידים יותר ופחות. למרבית המחלות הללו לא קיים טיפול או חיסון יעיל וזה היה הבסיס למחשבה שלנו כיצד ניתן לפתור בעיה זו. כיוון שאין פתרון רפואי בנמצא השיטה המועדפת כיום להתמודדות עם המחלות שמועברות באמצעות חרקים היא לפעיל בקרה של מפיצי המחלות, כלומר להדביר את היתושים.

השיטות המסורתיות (שכוללות כילות, ספריי דוחה יתושים, חישוף צמחייה וחומרים כימיים שרעילים לאורגניזמים אחרים או אפילו לבני אדם) ובמיוחד שימוש בחומרי ההדברה מזיקות למערכת האקולוגית וגם לא כל כך יעילות כי בסופו של דבר היתושים מפתחים להן עמידות. על מנת להגיע לפתרון האידיאלי ערכנו מחקר והתייעצנו עם ד"ר עידו צורים, אקולוג המתמחה בהדברת מזיקים, שסיפר לנו על חיידק ה-Bti – (ובאריכות, Bacillus thuringiensis israelensis), המייצר את טוקסין ה-Bti. חיידק ה-Bti התגלה לראשונה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב במחלקה למדעי החיים, ע"י פרופ' יואל מרגלית ופרופ' אריה זריצקי, והוא כיום אחד מ"כלי הנשק" הנפוצים ביותר בעולם להדברה ביולוגית של יתושים.

על מנת להבין כיצד פועלת ההדברה באמצעות טוקסין הBti, עלינו להכיר את מחזור החיים של היתוש. המחזור חייו מורכב מביצה, לרווה (זחל), פופה (שלב המקביל לגולם של פרפר, בשלב זה היתוש לא אוכל ומתכונן למטמורפוזה לקראת הפיכתו לבוגר) וכמובן השלב הבוגר שבו היתוש מזמזם ומטריד אותנו וכולנו מכירים יותר מדי מקרוב.
טוקסין הBti מדביר יתושים בשלב הלרוולי שלהם, אך לא את הבוגרים, ולכן עלינו להגיע ליתושים לפני שהם מגיעים לבגרות, עוד בשלב הביצה.

מחזור ה​​​חיים של היתוש

איך נביא את החיידק לאיזורי הה​​טלה החבויים של היתושים? יש לנו תשובה פשוטה וגאונית

יתושים מטילים ביצים במקורות מים מכל הגדלים, מהשלולית הקטנה שנשארת בתחתית העציץ שלכם כשאתם משקים יותר מדי ועד לבריכות גדולות ואגמים. בעוד שאת גופי המים הגדולים קל למצוא ולהדביר, את מקורות המים הקטנים כמו שלוליות בחורף, הצלחת שמתחת לעציץ או אפילו מאפרה שנשארו בה מים לאחר הגשם, יותר קשה להגיע ולהדביר. מקורות המים החבויים הללו מהווים את אחד האתגרים הגדולים ביותר למדבירים. כיוון שאי אפשר לאתר בפועל את כל המקומות בהם יש מקורות מים, ההדברה האורבנית הופכת לכמעט בלתי אפשרית.

מתוך המצב הקיים הזה הגענו לשאלה שמנחה את הפרויקט שלנו השנה: "איך להביא את טוקסין הBti לאזורי ההטלה החבויים של היתושים?" התשובה הייתה פשוטה וגאונית, – ניתן לנקבת היתוש להוביל אותנו למוקמות בהן היא בוחרת להטיל את הביצים שלה. החלטנו להשתמש בנקבת היתוש כ'סוס טרויאני' שתוביל את הטוקסין לאתרי ההטלה.

כך קיבל הפרויקט שלנו מטרה ברורה – הנדסת חיידק טרנסגני שישתלב באופן טבעי במיקרוביום (אוכלוסיית החיידקים הטבעית) של מעי היתוש הבוגר ויועבר דרכו לצאצאים. באמצעות נקבת היתוש נוצרת מגפה מקומית של הטוקסין באתרי ההטלה וכך היתוש הבוגר מעביר את החיידק לצאצאים ומונע מהם להתפתח לבוגרים. שיטה חדשנית זו תתרום לצמצום אוכלוסיית היתושים מפיצי המחלות הקטלניות באמצעות אוכלוסיית היתושים עצמם.​

אתגר נוסף ו​לא פשוט – איסור ברחבי העולם על שחרור נקבות יתושים לטבע

אך לא כאן הסתיים האתגר שלנו. ברוב מדינות העולם ישנו איסור לשחרר נקבות יתושים לטבע, מכיוון שהן מהוות את הווקטור שמעביר את המחלות. עם זאת, מותר לשחרר זכרים. לכן, נדרשה מאתנו מחשבה נוספת על מנת למצוא דרך להעביר את החיידק באמצעות יתושים זכרים בלבד. החלטנו לבדוק האם אפשר להעביר את החיידק מזכר לנקבה על-ידי הזדווגות, כך שהחיידק מפריש הרעלן יהיה מעטפת הביצים שתטיל הנקבה. הוכחנו שכאשר מאכילים זכרים בחיידק המפריש את הרעלן, הזכר שהזדווג עם הנקבה מעביר את החיידק לנקבה, והחיידקים נמצאים על הביצה לאחר ההטלה. כך, כאשר הזחל בוקע מהביצה וניזון מהסביבה, הוא אוכל גם את החיידק שמפריש את הרעלן ובכך הזחל מת ולא מתפתח לבוגר.

​כרגע הקבוצה נמצאת בשלב של ניסויים אחרונים של הפרויקט ומתכוננת בו זמנית לתחרות בבוסטון, תוך עבודה על הפרזנטציה שלנו שתוצג בתחרות, על דרך הצגת התוצאות שלנו ועל תכנים שיציגו הכי טוב את מהות הפרויקט שלנו.

​