כנרת קרן

ילדותה ומשפחתה

כנרת קרן נולדה בשם כנרת לינדנשטראוס בשנת 1972 בירושלים, בתו של אב מתמטיקאי ואם חוקרת במדעי המחשב.
אביה של קרן הוא יורם לינדנשטראוס, מתמטיקאי, פרופ' אמריטוס במכון איינשטיין למתמטיקה באוניברסיטה העברית בירושלים. אמה היא נעמי לינדנשטראוס, לבית זלינגר, דוקטור למדעי המחשב באוניסרסיטה העברית. אחותה של כנרת היא איילת לינדנשטראוס לרסן, פרופסור למתמטיקה באוניברסיטת אינדיאנה; אחיה, אילון לינדנשטראוס הוא פרופסור למתמטיקה באוניברסיטת פרינסטון ובאוניברסיטה העברית, חתן מדליית פילדס לשנת 2010; אחות נוספת של כנרת, גליה לינדנשטראוס, היא דוקטור ליחסים בינלאומיים. בן דוד של אביה, מיכה לינדנשטראוס היה מבקר המדינה.

השכלתה

את ראשית דרכה החלה קרן באוניברסיטה העברית, כאשר התחילה ללמוד תואר ראשון בפיזיקה ובמתמטיקה בשנת 1996. בהמשך דרכה למדה קרן לתואר שני בפיזיקה תאורטית במכון ויצמן למדע ב-1998, שם קיבלה את פרס ההצטיינות הלימודית של מכון ויצמן למדע. את התואר השלישי, הדוקטורט, עשתה כנרת קרן בשנת 2003, בטכניון, בנושא ביופיזיקה ניסיונית, ובהנחייתם של פרופסור ארז בראון ופרופסור אורי סיון מהפקולטה לפיזיקה. קרן השלימה פוסט דוקטורט במחלקה לביוכימיה באוניברסיטת סטנפורד. כיום קרן משמשת כפרופסור לביופיזיקה ולמכניקה סטטיסטית מחוץ לשיווי משקל בטכניון.

ציונים חשובים בחייה

בשנת 2004 קרן נבחרה לרשימת 100 הממציאים הצעירים הבולטים בעולם של כתב העת Technology Review של המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT). פרופסור כנרת קרן זכתה בפרס קריל בפיזיקה לשנת 2010.
הייתה חברה מעת הקמתה בוועדת ארנון, אשר הוקמה במטרה לייעץ למל"ג ולות"ת בעניין ייצוג וקידום נשים במוסדות להשכלה גבוהה.

כיום

כיום קרן מתגוררת בחיפה, נשואה, ואמא לשלושה ילדים. פרופסור כנרת קרן עוסקת כיום במחקר הביופיזיקה של התא בטכניון.

ההידרה

ההידרה היא טורף זעיר. היא חיה במים מתוקים, ולוכדת את הטרף שלה בעזרת זרועות סביב פיה. כבר מאות שנים שההידרה מעניינת את החוקרים בעולם המדע עקב יכולתה להתחדש ליצור שלם מפיסות של רקמות או תאים. עד מחקר זה, יכולת מיוחדת זו של ההידרה הוסברה בכך שאותות כימיים נותנים לרקמה רמזים מספיקים היכן עליה להצמיח את האיברים החסרים לה. המחקר החדש שנערך בפקולטה לפיזיקה בטכניון על ידי פרופ' כנרת קרן, ושותפיה: פרופ' ארז בראון ותלמידי המחקר אנטון ליבשיץ, ליטל שני-זרביב ויונית מרודס-זקס, מקשר את יכולת ההתחדשות לכדי יצור רקמות חדשות מפיסות של תאים (רגנרציה) של ההידרה ל"זיכרון מכני מבני" הקיים בתאי גופה.

חידושים במחקר

החידוש העיקרי במחקר זה, הוא הזיכרון המכני-מבני, שגילויו שם דגש על מידת הצורך של התהליכים המכניים בתהליך הרגנרציה. זיכרון זה, שעוזר להידרה להתחדש ליצור שלם, הוא דפוס של כוח מכני שקיים בסיבי חלבון דקים שמשמשים כשלד התאי. כשחלק מרקמה כלשהי נקטע מגופה של ההידרה, השלד של הרקמה שנקטעה נשאר ושורד, ויודע לסדר את התאים בצורה שתתאים על מנת לייצר צורת מבנה גוף של הידרה בוגרת.

מהלך המחקר

מהלך המחקר מתבסס על דרך הפעולה של ההידרה: חתיכת רקמה שנקטעת מההידרה מתקפלת תחילה למין כדור קטן. סיבי החלבון מתעוותים, ומאולצים למצוא איזון בין שימור השלד הישן ובין התאמה לצורה החדשה. על סמך התבנית שאצורה בשלד, חלקי הגוף מתפתחים להידרה שלמה: הרקמה הכדורית הופכת לגליל ומצמיחה פה שסביבו זרועות.
פרופ' קרן ושותפיה למחקר מצאו שהפרעה בכוונה תחילה במבנה השלד מספיקה על מנת לשבש את התהליך ואת יצירת ההידרה המתחדשת בצורה בו היא צריכה להיבנות. באחד הניסויים, החוקרים חתכו רקמה להידרה בוגרת לטבעות. לאחר שהטבעות התקפלו כאמור לכדור, הרקמה כללה מספר אזורים שונים של סיבים המסודרים בכיוונים שונים בגלל האילוץ הגאומטרי של הקיפול. כתוצאה מכך, נוצרה הידרה דו-ראשית. אך, כאשר החוקרים גרמו לטבעות הרקמה להישאר מעוגנות בעזרת חיבור חוטי מתכת, התפתחה הידרה חד-ראשית. המסקנה מניסוי זה, היא שהתגובה המכנית שקיימת ברקמה מעודדת היווצרות סדר בהידרה כאשר היא מתפתחת.

חשיבות המחקר לאנושות

הידרות הן יצורים פשוטים יחסית לרוב היצורים הדומים להם במערכת החי. אבל בכל זאת, בדפוס הבסיסי של סיבי שלד אשר מסודרים בצורות שונות ניתן להבחין גם ברקמות בגוף האדם: שרירים, לב, מעיים, שיער או עור. עקב העובדה שמנגנונים דומים פועלים גם בתהליכי הגדילה של יצורים רבים משלב העובר ועד לחיה הבוגרת, הבנה מעמיקה של תהליכי ההתחדשות בהידרה עשויה לעזור בהבנה של המנגנונים המכניים והאותות הביוכימיים, שמשתתפים בתהליכי ההתפתחות הביולוגית.

פיתוח מכשיר טיפולי בגודל של תא

מענק מחקר – 900 אלף יורו מטעם האיחוד האירופי.
מטרת המחקר לפתח שחיין מהונדס, אשר יורכב מקרום שומני דקיק העוטף טיפת מים, ומכיל חלבונים הדרושים לקיומו ולתנועתו. גודלו יהיה כ־10 מיקרון — גודלו של תא טבעי. דרך התנועה שנחקרת מתבססת על סוג של מנוע ביולוגי העשוי מחלבונים, אשר גורמים לחומרים כימיים להפוך לאנרגיה מכנית. המטרה היא להשתמש באנרגיה כימית על מנת לגרום לתנועה, כיום אין מנוע שמתבסס על חומרים כימיים.
על פי כנרת קרן, ידוע כבר הרבה מאוד על החומרים שישמשו יחד להנעת התא. לדבריה, לא הצליחו עדיין להבין כיצד כל החלקים הללו פועלים כמכלול, ואיך יהיה אפשר להתערב בפעולה שלהם, ולשלוט בתנועה. בנקודה זו בעיקר מתמקדים ארבעת המדענים שחוקרים יחד איתה. הם מתבוננים, מנתחים סרטים מיקרוסקופיים על מנת לבדוק את תנועת מערכת התא, ומשווים למודלים במערכות ממוחשבות.
תא מלאכותי יוכל לשמש לאריזת תרופות, ולטיפל במחלות באופן מכוון מטרה ומדויק מפעם.

ציון שמה ברשימת "100 הממציאים הצעירים המובילים בעולם" של MIT

זכייתה של קרן מתבססת על כיוון המחקר החדיש והשונה שלה בתחום האלקטרוניקה. כלומר, שיטה חדשה בה ניתן, באמצעות מולקולות כגון פחמן לבנות מעגלים חשמליים חדישים. בעוד שחוקרים אחרים מנסים לפתח טרנזיסטורים מתוך צינורות מוליכים למחצה, קרן החליטה לנסות לשנות את התהליך של הרכבת טרנזיסטורים כאלה. השיטה שלה, הייתה לחבר חתיכות משלימות של DNA לננו-צינור ולסיליקון. עקב העובדה שחלקי ה-DNA נקשרים זה לזה מטבעם, הם עשו את העבודה של הרכבת הצינור והסיליקון ויצירת הטרנזיסטור, באופן יעיל ומהיר יותר. על אף שהניסוי של קרן נותר אז כמתאים רק למעבדה, הוא בסופו של דבר יכול לעזור לפתח שיטות חדשות לייצר באופן יעיל מעגלים חשמליים שבהם כל טרנזיסטור הוא מולקולה בודדת.