ת נ ו ל א נ ז י מ י ם ל ע ב ו ד
הלבנת נייר, הפקת ממתיק מלאכותי,
ייצור תרופות - כל אלה הם תהליכים,
המבוצעים במקומות רבים באמצעות
זרזים )קטליזטורים( כימיים. עם זאת,
ניתן - ורצוי, אם תשאלו לדעתה של
ד"ר אילת פישמן - להמיר את אותם
זרזים כימיים באנזימים טבעיים.
האנזים, בהגדרתו, הוא חומר חלבוני
היוזם ומזרז תהליכים ביולוגיים שונים
כגון פירוק השומנים בגוף, יצירת
אנרגיה וחילוף חומרים - תהליכים
שאינם אפשריים ללא אנזימים.
אז מה יתרונם של אנזימים מחוץ לעולם
הביולוגי? "לאנזימים יתרונות רבים על
פני קטליזטורים כימיים," מסבירה ד"ר
פישמן, העומדת בראש המעבדה
לביוקטליזה בפקולטה. "הם פועלים
בטמפרטורות נמוכות יחסית )52-73
מעלות( ולכן הם חסכוניים באנרגיה;
יש להם טווח רחב של פעולות כימיות;
הם מתכלים, בניגוד לחומרים סינתטיים
רבים; וחשוב מאוד - הם סלקטיביים
בפעולתם. לכן, אם ניקח את הדוגמה
של אבקת כביסה, הרי שבאמצעות
האנזימים שנכניס לתוכה נוכל לתקוף
רק את השומנים בלי לפגוע בצבע של
החולצה, או רק בכתמי קטשופ בלי
להרוס את הבד. זו הסלקטיביות."
כל זה טוב ויפה; הבעיה היא שאנזימים
אינם מתורגלים, בדרך כלל, בביצוע
פעולות תעשייתיות - לא זה ייעודם.
לכן צריך "להנדס" אותם ולשפר אותם
לביצוע הפונקציות השונות.
הגישה הרציונלית לאופטימיזציה של
אנזימים היא ניתוח מבני של האנזים
ושיפורו בהתאם, כדי שיפיק את
התועלת הרצויה. ד"ר פישמן אמנם
עושה שימוש בשיטה זו, אבל מתמקדת
יותר בשיטה החלופית של "אבולוציה
( או
directed evolution
מכוונת" )
"אבולוציה במבחנה" המבוססת על
התיאוריה הדרוויניסטית של מוטציות
וסלקציה. בתהליך זה מייצרת ד"ר
פישמן מיליוני מוטנטים של האנזים
שבכל אחד מוטציה אקראית אחרת,
בוחרת מתוכם את המוטנטים היעילים
ביותר למשימה המוגדרת, וחוזרת על
תהליך המוטציה והסלקציה הזה שוב
ושוב עד לקבלתו של "האנזים
האופטימלי."
נוגדי חימצון
דוגמה לשימוש בשיטה זו בתחום המזון
היא פיתוח תהליך ביוקטליטי לייצור
הידרוקסיטירוזול - נוגד חימצון הנמצא
באופן טבעי בזיתים.
יעילותו של חומר זה נגד מחלות שונות,
לרבות סרטן וטרשת עורקים, כבר
הוכחה, אבל הוא עדיין אינו נמכר באופן
מסחרי. הדוקטורנטית מורן ברוק גילתה
כי אנזים בשם מונואוקסיגנאז מסוגל
לייצר הידרוקסיטירוזול על ידי חימצון
של חומר זול וזמין בשם פניל-אתנול.
עם זאת, התהליך האמור מפיק כמויות
זניחות בלבד, והתוצר מאופיין
בסלקטיביות נמוכה. באמצעות שילוב
של הגישה הרציונלית ואבולוציה
מכוונת הצליחה מורן ברוק לייצר
מוטנט פעיל הרבה יותר )בכמה סדרי
גודל(, עם סלקטיביות מירבית.
הביוטכנולוגיה הלבנה
ד"ר פישמן השתלמה לתואר ראשון
ושני בפקולטה להנדסת ביוטכנולוגיה
ומזון, ואז יצאה לתעשייה - לתמ"י,
מכון המחקר והפיתוח של חברת
כימיקלים לישראל.
"בכימיקלים לישראל נחשפתי לתחום
'הביוטכנולוגיה הלבנה' כפי שהיא
נקראת בעולם - ייצור של כימיקלים
ותרופות בשיטות ביולוגיות. במקביל
עשיתי דוקטורט כאן בפקולטה,
ואחר כך נסעתי לפוסט-דוקטורט
באוניברסיטת קונטיקט. משם חזרתי
לתעשייה לתקופה נוספת, ואחרי עשר
שנים בתעשייה חזרתי לכאן כחברת
סגל בשנת 5002 - סגירת מעגל
מבחינתי. אבל גם כאן, באקדמיה, לא
התנתקתי מהאוריינטציה התעשייתית-
יישומית. אני תמיד מנסה לראות את
היישום העתידי והתועלת במה שאני
חוקרת.
"ברור לי שהביוקטליזה, והייצור הביולוגי
בכלל, הם העתיד בתחומי המזון
והתרופות אבל גם בתחומים אחרים.
הצורך בתהליכים חסכוניים שאינם
מזהמים ואינם צורכים אנרגיה רבה -
הרי גם צריכת אנרגיה היא תהליך מזהם
- יחייב את העולם ללכת בכיוון הזה.
השימוש בקטליזטורים ביולוגיים, שהם
יעילים, ספציפיים וחסכוניים, מאפשר
לנו להגיע לתוצאות שאינן אפשריות
בדרכים אחרות."
" ה ד ר י ש ה ל ת ה ל י כ י ם ב ל ת י - מ ז ה מ י ם
ו ח ס כ ו נ י י ם ב א נ ר ג י ה ה ו פ כ ת א ת ה ש י מ ו ש
ב ק ט ל י ז ט ו ר י ם ב י ו ל ו ג י י ם ל נ ו ס ח ה מ נ צ ח ת "
צ ' א ר ל ס ד ר ו ו י ן
הנדסת
ביוטכנולוגיה
ומזון
א ב ו ל ו צ י ה ב מ ב ח נ ה ?
47...,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19 2,3,4,5,6,7,8,1