מדע וטכנולוגיה
1. הנושא: ייצור הורמון הגדילה
הורמון הגדילה הוא אחד מההורמונים החשובים בגוף האדם, הוא נמצא בכמויות גדולות בבלוטת יותרת המוח, ותפקידו העיקרי הוא לווסת את גדילת הגוף החל מהלידה. קיומו של הורמון הגדילה אינו נמצא בצורה אחידה, אלא שהוא מצוי בתרכובות מולקולריות שונות בגוף, הצורה הפופולרית ביותר של התרכובות המולקולריות היא של שרשרת חלבונית אחת, הכוללת 191 חומצות אמינו, ובמשקל כולל של 22,000 דלתונים (כרמלי, רזניק, 1991).
עד אמצע שנות השמונים, הייצור של הורמון הגדילה נעשה באמצעות הוצאתו מרקמות גוף של אנשים שנפטרו. ההתפתחות של מחקרי הגנום האנושי בשנים האחרונות, אפשרו את ייצורו היעיל של הורמון הגדילה בצורה מספקת ושופעת. דרך הייצור העיקרית של הורמון הגדילה היא על ידי גידול חלבונים באופן מלאכותי, תוך כדי עיצובם לצורת המולקולה הרצויה של הורמון הגדילה (Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, 2012).
2. הצורך במוצר/ טכנולוגיה:
ישנם מתבגרים רבים אשר יש להם חסר בהורמון הגדילה, מה שגורם להפרעות מטבוליות שונות, כגון עלייה במסת השומן בגוף, ירידה במסת השריר ומסת העצם, אינסולין אי סדיר בגוף, הפרעות בפיברינוליזה, תהליך תרשתי מואץ, והפרעות בגדילת הגוף. על אף ההכרה הגוברת בעולם, לכך שישנה תסמונת של מחסור בהורמון הגדילה, השימוש בהורמון זה כטיפול רפואי, עדיין לא נעשתה רחבת היקף (איש-שלום, גרוס, גרינמן, יפה, צדיק, פיליפ, שטרן,).
אחת הסיבות לכך שהשימוש בהורמון הגדילה הוא עדיין לא בהיקף רחב, היא העובדה שעדיין אין הסכמה בקהילות המדעיות בעולם, לגבי האבחנה המדויקת של מי שצריך לקבל את ההורמון הזה ומאיזה סיבות, מהו משך הטיפול הראוי, ואין הסכמה לפרמטרים שמעריכים את הצורך בשימוש בהורמון גדילה זה. זאת על אף שישנה התעניינות הולכת וגוברת בקרב הציבור לגבי השימוש בהורמון הגדילה (איש-שלום, גרוס, גרינמן, יפה, צדיק, פיליפ, שטרן,).
3. קהל היעד:
קהל היעד של השימוש בהורמון הגדילה הם ילדים ובני נוער, הסובלים מבעיות מטבוליות ומבעיות גדילה וגובה (Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, 2012). הבעיות המטבוליות הן רבות ומגוונות, ויכולות לכלול ירידה במסת שרירי הגוף הפחתת מסת העצם, ירידה בנפח הנוזלים החוץ-תאיים, היפרליפידמיה, תנגודת לאינסולין, הפחתת הקצב המטבולי, ירידה בכוח השרירים וביכולת הפיזית, חולשה, ירידה בתפקוד שריר הלב, טרשת מואצת, וירידה תפקודית ורגשית-חברתית (איש-שלום, גרוס, גרינמן, יפה, צדיק, פיליפ, שטרן,).
בנוסף לכך קהל היעד הוא לא מוגבל רק לילדים ובני נוער, אלא גם למבוגרים שיש להם חוסר בהורמון הגדילה, ובעקבות כך יש להם בעיות מטבוליות שונות, כמו חולים עם מחלה הפותלמית-היפופיזרית, חולים שקבלו טפול קרינתי לראש, בוגרים שסבלו בילדותם מחסר בהורמון גדילה (איש-שלום, גרוס, גרינמן, יפה, צדיק, פיליפ, שטרן,).
4. תיאור מפורט של המוצר:
הורמון הגדילה מורכב מתרכבות מולקולרית של חומצות אמינו, ישנם סוגים שונים של תרכובות בגוף האדם אשר מהווים את הורמון הגדילה. הורמון הגדילה קשור לגן- GHN, שנמצא בקבוצת הכרומוזומים 17q22–24. (Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, 2012).
הורמון הגדילה הסינטטי מוזרק למערכת הדם דרך הווריד, ואז הוא מתחיל להשפיע על מגוון רחב של תהליכים ביולוגיים, כולל ייצור חלבונים שונים, עידוד יצירה של תאים חדשים בגוף, תהליך לקטוזי, וויסות המערכת החיסונית, השפעה על השרירים, השפעה על צפיפות העצם, ועוד תהליכים ביולוגיים שונים (Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, 2012).
5. ההיבטים המדעיים של הנושא:
מבחינה מדעית, הורמון הגדילה הינו הורמון אנבולי, זאת אומרת הורמון שהוא בונה רקמות, ויש לו את היכולת להשפיע על מערכת השרירים בצורה משמעותית מאוד. בעשרות השנים האחרונות חלה התפתחות גדולה בתחום המדעי של הורמון הגדילה, והבנת המנגנונית הביולוגיים שעל פיהם הורמון זה פועל (כרמלי, רזניק, 1991).
ההתקדמות המדעית בהבנה כיצד הורמון הגדילה פועל, הובילה להתפתחות התקווה כי הורמון זה יכול לעזור בפתרון בעיות מטבוליות שונות באנשים מבוגרים, כמו למשל שהוא יכול לגרום להאטה בניוון רקמות השלד, ובעיקר השריר המשורטט, וישפר בצורה ניכרת את איכות חייהם של אנשים קשישים, וכל זאת מעבר לעובדה שהורמון זה יכול לרפא בעיות גדילה של ילדים ובני נוער רבים (כרמלי, רזניק, 1991).
6. ההיבט הטכנולוגי:
מבחינה טכנולוגית, הייצור של הורמון הגדילה מתבצע על ידי דנ"א רקומביננטי: כתוצאה מצירוף (קומבינציה) מחדש של מקטעי DNA ממקורות שונים, ובכך נוצר מקטע דנ"א חדש. כדי להשיג יעילות מקסימלית, שלב הייצור והגדילה של ההורמון חייבים להיות נפרדים. המארח הפופולרי ביותר לגדיול הורמון הגדילה ולביצוע קומבינציה של הדנ"א, הם חיידקי אי קולי (Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, 2012).
לאחר יצירת המקטע הגנטי החדש, התאים של הורמוני הגדילה מופרדים מתאי הלוואי שנוצרים בתהליך הייצור, תוך שימוש בצנטריפוגה במהירות של 4000 סל"ד, בטמפרטורת החדר, ואז מזוקק המקטע הגנטי של הורמון הגדילה (Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, 2012).
7. חסרונות ויתרונות בכל התחומים:
אחד היתרונות הבולטים ביותר של השימוש בהורמון הגדילה, הוא המטרה הנפוצה ביותר שבו נעשה השימוש בהורמון זה, וזה למטרת ריפוי בעיות גדילה לגובה של ילדים ובני נוער. שוהי בעיה נפוצה יחסית, וההתעניינות בקרב הציבור בטיפול בהפרעה מטבולית זו דרך הורמון הגדילה היא גדולה.
חסרון אחד שישנו לשימוש בהורמון הגדילה הוא שהורמון זה יכול לגרום לתופעות לוואי, כגון אקרומגליה- גדילת יתר של עצמות, יתר לחץ דם, ומחלות קרדיווסקולריות, אולם תופעות לוואי אלה הן נדירות יחסית.
חסרון נוסף שישנו לטיפול בהורמון הגדילה, הוא העלויות הכספיות הגבוהות שישנם כיום לטיפול הורמונלי זה, מה שמקשה על הציבור הרחב לקבל טיפול זה באופן שוטף, אלא רק בעזרת מימון של סובסידיה ממשלתית.
8. ביבליוגרפיה:
איש-שלום, צ', גרוס, ד', גרינמן, י', יפה, ע', צדיק, צ', פיליפ, מ', שטרן, נ'. מסמך עמדה של הפורום הישראלי לחסר הורמון גדילה במבוגרים. https://www.ies.org.il/images/guide1.pdf
כרמלי, א', רזניק, א' (1991). השפעת הורמון גדילה על שריר שלד משורטט כמודל לחקר הזקנה. גרונטולוגיה: 55, 3-7.
Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, S. (2012). Optimization of production of recombinant human growth hormone in Escherichia coli. Journal of Research in Medical Sciences, 681- 685.