דניאלה גולדפרב

דניאלה גולדפרב (נולדה ב-15 במרץ 1953) היא כימאית פיזיקלית ישראלית ופרופסור אמריטה בפקולטה לכימיה במכון ויצמן למדע, לשעבר ראש המחלקה לפיזיקה כימית ויושבת ראש המועצה המדעית של המכון. מומחית לתהודה פאראמגנטית אלקטרונית, כלת פרס קולטהוף לשנת 2011 ופרס ויצמן לשנת 2019. דניאלה גולדפרב נולדה בפריז ועלתה לישראל בצעירותה. את לימודי התואר הראשון בכימיה עשתה באוניברסיטה העברית בירושלים, והשלימה אותם בהצטיינות בשנת 1976. לאחר מכן המשיכה ללימודי תואר שני בכימיה באוניברסיטת רוד איילנד. עם סיום לימודים אלה ב-1978 שבה לישראל, וב-1980 החלה בלימודי תואר שלישי בכימיה במכון ויצמן למדע. עבודת הדוקטורט שלה, שהוגשה בשנת 1984 בהנחיית פרופ' זאב לוז, עסקה בשאלת השימוש בתהודה מגנטית גרעינית לצורך חקר פאזת גביש נוזלי. בשנים 1984–1987 שהתה גולדפרב כעמיתת בתר-דוקטורט במחלקה לכימיה של אוניברסיטת יוסטון בטקסס, בהנחיית פרופ' לארי קוון (אנ'). בסיום תקופה זו, הצטרפה כחוקרת (ומעט לאחר מכן, כמרצה בכירה) לסגל המחלקה לפיזיקה לחקר איזוטופים במכון ויצמן. בהמשך התמזגה מחלקה זו עם המחלקה לפיזיקה כימית. גולדפרב הייתה האישה הראשונה, ולמשך עשרות שנים גם היחידה, שכיהנה כחברת סגל במחלקה זו. ב-1992 הייתה לפרופסור חבר, וב-1998 לפרופסור מן המניין. בשנים 1995–1998 כיהנה כיושבת ראש ועדת ההוראה לכימיה במדרשת פיינברג וב-1999 התמנתה ליושבת ראש המחלקה לפיזיקה כימית, תפקיד בו כיהנה כארבע שנים. בשנות ה-90 שהתה כחוקרת אורחת במרכז המחקר וההנדסה של חברת אקסון באננדייל, ניו ג'רזי, וכן במכון הטכנולוגי של ציריך. בשנים 2009–2010 כיהנה כיושבת ראש מועצת הפרופסורים של מכון ויצמן. בשנים 2019–2022 כיהנה כיושבת ראש המועצה המדעית של המכון. מאז אפריל 2023 היא פרופסור אמריטה. נשואה לארנון והשניים הורים לשתי בנות. מתגוררת ברחובות. במרוצת השנים פרסמה גולדפרב למעלה מ-300 מאמרים שראו אור בכתבי עת מובילים, והנחתה עשרות תלמידי מחקר ופוסט-דוקטורנטים. עם תלמידיה נמנים פרופ' שרון רוטשטיין מאוניברסיטת בר-אילן וד"ר איליה קמינקר מאוניברסיטת תל אביב. טכניקות EPR ובפרט כאלה המבוססות על רזוננס אלקטרון-אלקטרון (DEER או PELDOR), נחשבות ליעילות במיוחד בקביעת המרחקים שבין שני אתרים אסטרטגיים במקרומולקולות ביולוגיות כגון חלבונים וחומצות גרעין. ניסויים כאלה נערכים בתמיסות קפואות ומספקים, למשל, מידע מבני אשר ניתן ממנו להסיק באשר לשינויים קונפורמציוניים שמתרחשים תוך היקשרות לליגנדה או למצע. מידע זה יכול לשמש למידול של מבנים בלתי ידועים ובאמצעותו ניתן לקבוע כיצד תת-יחידות חלבוניות מסוימות, ובעלות מבנה ידוע, נאספות לכדי מבנים גדולים יותר. מבנים אלה נדרשים ביותר עבור מערכות שמציבות אתגר בפני קריסטלוגרפיית קרני רנטגן או אנליזת תהודה מגנטית גרעינית (NMR), כמו ממברנות חלבונים בסביבתן הטבעית. בלב המתודולוגיה נמצא הסימון המבוקר של מולקולות באמצעות סמנים פאראמגנטיים, שביניהם מודדים מרחקים. אלה יכולים להיות מרכזים פאראמגנטיים אינטרינזיים כגון יונים של מתכות מעבר פאראמגנטיות וכן רדיקלים או סמני ספין מלאכותיים שמוצמדים למולקולה. תחום זה של סמנים ספיניים נשלט בעיקר על ידי רדיקלים ניטרוקסידיים יציבים, ולמרות הפופולריות שצבר, הוא מציב מגבלות של רגישות. מגבלות אלה אינן מאפשרות חקר של בעיות רבות, ובנוסף, הניטרוקסידים הם בעלי יציבות מוגבלת בתוך תאים חיים. חלבוני ממברנה גם מאתגרים מדידות המבוססות על אלקטרון-אלקטרון, מכיוון שהלוקליזציה של החלבונים המסומנים בממברנה מתבטאת בריכוז מקומי גבוה של חומר, שמקטין משמעותית את הרגישות הניסיונית והופך מרחקים גדולים למורכבים למדידה. גולדפרב, קבוצתה ושותפיה הציעו ברבות השנים סמני ספין חדשים למדידות DEER בתחום התדירויות המכונה W-band ו-Q-band. הסמנים מבוססים על יוני גדוליניום בעלי ערכיות של +3, שיש להם ספין חצי-שלם וגבוה (של 7/2) וכן אורביטלי f חצי מלאים, מה שמביא לרגישות גבוהה לשדות מגנטיים גבוהים. בנוסף לכך, יוני הגדוליניום ונגזרותיהם משמשים תדיר כחומרים ניגודיים במכשירי MRI (המבוססים על תהודה מגנטית גרעינית). בניגוד לניטרוקסידים, הם יציבים בתוך התא החי, מה שמהווה יתרון. גם יוני מנגן בעלי ערכיות של +2, להם ספין חצי-שלם וגבוה, הראו תכונות ספקטרוסקופיות דומות, והם נחקרים במעבדתה של גולדפרב כסמני ספין פוטנציאליים. הופעת הסמנים החדשים עתידה לאפשר שילובים שונים עם סמנים ניטרוקסידיים. השיטות שפותחו במעבדתה על בסיס יוני הגדוליניום, משמשות גם לקביעת מבנים של חלבונים ברמה האטומית ובסביבה הנטיבית שלהם, התא החי. בכך, מתאפשר לעקוב אחר השינויים המבניים שהם עוברים בתוך התא במהלך אינטראקציות עם רכיבים אחרים בתא, עניין בעל חשיבות גדולה לצורך הבנת תפקודם. בטרם הפיתוח היו קיימות שתי שיטות למימוש מטרה זו, האחת היא תהודה מגנטית גרעינית, שבה ניכרת רגישות נמוכה יחסית לחלבונים קטנים, והשנייה היא FRET, שעל אף היותה רגישה ביותר, אינה יכולה לספק מידע מבני ברמה האטומית. על אף שקיימות טכניקות EPR יעילות בחקר מערכות פאראמגנטיות, כדי לנצל את מלוא הפוטנציאל שלהן יש צורך בפיתוח שיטות המוכוונות להגדלת הרזולוציה והרגישות שלהן. קבוצתה של גולדפרב גם עוסקת בשיפור רגישותו של ספקטרומטר ה-W-band שנבנה על ידה, ובוחנת בניסויים חדשים את שיפור הרגישות והעיצוב של ניסויי קורלציה דו־ממדיים המערבים אלקטרון-אלקטרון או אלקטרון-גרעין. חלבונים רבים עוברים שינויים מבניים גדולים במהלך מילוי תפקידם. קריסטלוגרפיית קרני רנטגן מאפשרת "צילום" מפורט של מצבים בודדים, אך נדרשות שיטות חלופיות כדי ללכוד את מנעד המבנים שקיימים בתמיסה. על ידי מדידות מדויקות של המרחק בין שני מרכזים פאראמגנטיים, ספקטרוסקופיית EPR בשילוב עם סמנים מתאימים, מאפשרת הזדמנויות ייחודיות לחקור את השינויים המבניים שהחלבונים עוברים. קבוצתה של גולדפרב מתמקדת בחלבונים בתנאי שיווי משקל, עם או ללא קישור למצע, ואשר אחראיים על השינוי הקונפורמציוני. בנוסף, היא עוסקת בלכידת צורוני ביניים קונפורמציוניים אשר מופיעים במהלך תפקודו, ואשר חשובים לצורך הבנת המנגנון החלבוני או האנזימטי. לשם כך, פיתחה מערכת מיקרו-פלואידית שעוצבה ללכידת דוגמאות תוך צמצום גודל הדוגמה הנדרשת. תחום התהודה המגנטית הגרעינית עובר שינוי מהותי עם ביסוסן של שיטות בעלות פוטנציאל גבוה ליצירת היפר-פולריזציה. על אף שתהודה מגנטית גרעינית היא כלי ספקטרוסקופי עוצמתי לצורך אפיון של מבנה מולקולרי ודינמיקה כימית וביוכימית, וכן כבסיס לטכנולוגיה הרפואית MRI, היא סובלת מרגישות נמוכה. על מנת לשפר רגישות זו, הודגמו טכנולוגיות חדשות המבוססות על פולריזציה גרעינית דינמית (DNP), בה פולריזציית הספין של האלקטרון עוברת לגרעין. טכנולוגיות אלה הצליחו לשפר את הרגישות של ניסויי NMR ו-MRI פי עשרת אלפים. בעבר, גולדפרב שיתפה פעולה עם פרופ' שמעון וגה על מנת לנסות ולהבין את המנגנונים העומדים מאחורי ה-DNP. גולדפרב כיהנה ומכהנת בשורה של ארגונים וחברות בתחומי מחקרה. בשנים 2014–2017 כיהנה כנשיאת החברה הבינלאומית לתהודה מגנטית (ISMAR) וקודם לכן כסגנית הנשיא. ב-2000–2003 שימשה כנשיאת הפדרציה האירופית של קבוצות ה-EPR. כמו כן, הייתה יו"ר הוועד המנהל האדיטוריאלי של כתב העת Physical Chemistry Chemical Physics. מאז 2019 היא חברה בוועד העורכים המנהל של כתב העת Magnetic Resonance. לצד אלה, הייתה או עודנה חברה בוועדות הבחירה של מספר פרסים ומלגות, כגון פרס א.מ.ת, מלגת אלון, מלגת רוטשילד, פרס ארנסט, פרס ISMAR, פרס בלווטניק לחוקרים צעירים ועוד. כן מאז 2014 מכהנת כחברה בוועד המנהל של האוניברסיטה הפתוחה. גולדפרב פעילה ומנהיגה בתחום קידום נשים במדע בישראל. בשנים 2014–2018 היא כיהנה כיועצת נשיא מכון ויצמן לקידום נשים, וב-2020 הייתה מייסדת-שותפה של עמותת אפיק באקדמיה - פורום הפרופסוריות באוניברסיטאות המחקר בישראל. היא מכהנת כסגנית יו"ר הפורום. פרס קנת, מטעם האוניברסיטה העברית בירושלים (1976) פרס דלק, מטעם מכון ויצמן למדע (1981) פרס גיורא-יואל ישינסקי, מטעם מכון ויצמן למדע (1982) פרס ג'ון פ' קנדי, מטעם מכון ויצמן למדע (1983) מלגת בתר-דוקטורט ע"ש חיים ויצמן (1984–1986) מלגה ע"ש צ'ארלס קלור (1987–1988) פרס רבסון לפיתוח קריירה (1988–1991) פרס ברגמן בכימיה, מטעם מכון ויצמן למדע (1991) פרס ברוקר, מטעם החברה המלכותית לכימיה (1997) מדליית כסף של החברה הבינלאומית לתהודה פאראמגנטית אלקטרונית (2002) חברה נבחרת של החברה הבינלאומית לתהודה מגנטית (2008) פרס זאבויסקי הבינלאומי (2009) פרס קולטהוף, מטעם הטכניון - מכון טכנולוגי לישראל (2011) חברה נבחרת של החברה המלכותית לכימיה (2013) הרצאת ANZMAG באוסטרליה (2014) נשיאת החברה הבינלאומית לתהודה מגנטית (2015) פרס המדענית המצטיינת, מטעם החברה הישראלית לכימיה (2016) מדליית זהב של החברה הבינלאומית לתהודה פאראמגנטית אלקטרונית (2017) פרס ויצמן למחקרים במדעים מדויקים, מטעם עיריית תל אביב-יפו (2019) פרס ארנסט (2019) חברה נבחרת בחברה הבינלאומית לתהודה פאראמגנטית אלקטרונית (2020) אתר האינטרנט הרשמי של דניאלה גולדפרב (באנגלית) קבוצת המחקר של דניאלה גולפרב, ברשת החברתית אקס (טוויטר) דניאלה גולדפרב, באתר גוגל סקולר דניאלה גולדפרב, ברשת החברתית אקס (טוויטר)